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(1)tan2α=2tanα/(1-tan²α)=-24/7 ←2倍角の公式
これはtanαの加法定理を使えばすぐ証明できるので、覚える必要はないです。私も覚えていません。あまり見ないし。(tanαの加法定理は暗記事項)
(2)以降にcosαやsinαを求める問題があるので、出題者側的には2倍角の公式を使わせようとしてると思うんですが、より馴染みがあるsin、cosの2倍角の式を用いて
tan2α=sin2α/cos2α=2sinαcosα/(2cos²α-1)
でも解けます。((2)(3)を先に解く)
(4)半角の公式ですが、これも覚える必要はなし。2倍角の公式を変形して使います。
cos2α=2cos²α-1⇒cos²α=(1+cos2α)/2
α→α/2に変えて、cos²(α/2)=(1+cosα)/2