Errado, não é o mesmo valor. x=0,999... na primeira equação, não na terceira, tanto é que o valor encontrado por ti para x é 1, não 0,999... Entenda que tu estás contrariando um princípio bem básico: tu só podes acrescentar valores numa equação se tu não interferires no resultado da equação. A partir do momento que tu coloca x num lado e 0,999 do outro tu contrarias este principio. O fato de tu estares alterando uma equação que originalmente definia x=0,999... não torna essa tua manipulação mais correta. Acrescente 0,999... ou x de ambos os lados da equação: vê como ela mantém o valor correto? Pois é, isso deve ser suficiente para provar que a tua manipulação está errada, não a matemática!

0,333 ... não é 1/3. Infelizmente agora eu vou te contar um segredo sobre a matemática do colégio: nem tudo que eles te ensinam é absolutamente verdade! 1/3 é o resultado da soma infinita dos números que compóem a dizima períodica 0,333 ... o fato de num momento tu utilizares o valor da soma e noutro a dízima torna errado o teu cálculo.
Abraços e boa sorte! : )
EDIT - corrigindo um erro de português
EDIT - hum, talvez eu esteja errado qnto ao primeiro caso: o problema é fazer aquela manipulação utilizando a dízima períodica, e não o fato de alterar ambos os lados da equação. Deixa eu dar uma olhada nisso depois posto aqui.