個人的な意見ですが…
三角関数の方程式や不等式を解く際は、角θを2倍、3倍している2θや3θが混在していると分かりづらいのでなるべく無くすように公式を使って式変形をしていきます。
(2)はcos2θとコサインの角が2倍になっているので公式より
cos2θ=(cosθ)^2 - (sinθ)^2を用いて2倍の角を無くします。
さらに式変形してない部分にsinθがあるのでsinで統一するようにしたら、
二次方程式の形になったので解いていくというような考え方を自分はします。
(3)はsin2θとサインの角が2倍になっているので公式より
sin2θ=2sinθcosθを用いてまず2倍の角を無くします。
(2)のようにこれ以上sinとcosのどちらかに統一できそうにないですが、
cosの項が共通ですのでくくってcosとsinを分けてみます。
ここでcosで割ってはいけないのは、θがπ/2だったらcosθ=0となってしまい、
0で割る行為になってしまうのでこれは出来ません。
なのでかけて負になる条件をそれぞれ考えていくというような考え方をして行くかなと思います。
文字だけの説明で申し訳ありません。
参考になれば幸いです。