Para empezar decir que basta con demostrar un grupo (el de los productos o el de las sumas y restas) ya que el otro es equivalente (basta con despejar el 2 y renombrar los ángulos).
Aunque una opción bastante rápida es utilizar numeros complejos como apuntas, esta opción requiere de conocimientos en la materia mayores de los que se dan en la enseñanza secundaria.
Esbozo la demostración para la suma de lo senos de dos ángulos (el resto de igualdades se harían de manera análoga):
Para demotrarlo necesitamos estas dos igualdades (cuya prueba, si la quieres, también te la puedo adjuntar):


Sumando las dos igualdades y llamando

= (a+b)

= a-b obtenemos la fórmula buscada