円Aの中心を点A、円Bの中心を点Bとして解説します
また、図の点Bから辺AOに引かれている垂線と、辺AOの交点を点Cとします。
三角形ABCにおいて、三平方の定理より
CB²=AB²-AC² ・・・①
また三角形OBCにおいて、三平方の定理より
CB²=OB²-OC² ・・・②
①②より、AB²-AC²=OB²-OC²
ABは円Aと円Bの半径をそれぞれ足して4+r
OCは図の中の長方形が示すように、円Bの半径と等しくr
ACはAOからCOを引いて4-r
OBは半円の半径から円Bの半径を引いて8-r
それぞれ代入して計算してr=2
(図汚くてすみません)