Именно в такой формуле, вообще просто. Умножить на два - значит, взять сумму двух одинаковых слагаемых. Расписав эту сумму, и приведя в ней подобные слагаемые, получите указанное Вами преобразование.
А вообще, здесь сумма двух функций растягивается по оси ординат. Понятно, что нет разницы, сперва сложить функции, а потом растянуть по оси, или сделать наоборот: если перенос из одной системы координат в другую однозначен.
Ещё интересно, что можно вынести икс за скобки: разделив выражение в скобках на икс (получить дробь с иксом в знаменателе), и умножив на него двойку, а затем, сократить дробь. А теперь, если мы можем запихнуть икс обратно, то почему мы не можем сделать этого с двойкой?