Тангенс, это отношение синуса к косинусу.
Отсюда можем получить
Теперь полученное выражение для синуса подставляем в наше выражение и аккуратно проводим вычисления:
По логике вещей, это ответ. Но стоит помнить, что указанная подстановка применяется только на ОБЛАСТИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ тангенса. То есть, если выйдет так, что cos x = 0, то внезапно тангенса не существует и говорить о том, что он равен 3, совершенно бессмысленное занятие.
Кстати сказать, при этом sin x = 1(это следует из основного тригонометрического тождества).
Но значение тангенса у нас есть. Поэтому неявно предполагаем, что он существует. Но за пределами области определения тангенса решение уже не будет корректным.