この問題、θの範囲の設定がありませんか？
sinθまたはcosθが0のときは左辺が-1になります。
どちらも0でない場合は証明できます。
画像の(ⅲ)がその証明になります。
加法定理と2倍角の公式は覚えて、3倍角は導出できるようにしておくと良いかと思います。
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