latex数学公式

写于：2024年1月5日 晚
修改：

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摘要：数学公式根据其位置可以分为行内公式和行间公式。行内公式更加紧凑，而行间公式富于变化，可以为其编号、引用、换行等操作。本文对数学公式的 LaTex 做简单记录和整理。

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行内公式

行内公式由一对 $$ 符号包裹，公式前后一般用空格与正文内容分开。若公式前后有标点符号，则不加空格。

mass-energy equivalence: $ E = mc^2 $ 

行内公式好像无法添加编号

行间公式

在 LaTex 中用 equation 环境包裹。

\begin{equation}
E = mc^2 
\end{equation}

行间公式的对齐、编号位置等性质由文档类选项控制，文档类的 fleqn 选项令行间公式左对齐；leqno 选项令编号放在公式左边。

编号

equation 环境会为公式自动生成一 个编号，\tag 命令可以手动修改公式的编号

\begin{equation}
E = mc^2 \tag{tag_test}
\end{equation}

\notag、\nonumber 命令可以取消公式编号

\begin{equation}
E = mc^2 \notag
\end{equation}

行间无编号公式的其他三种写法：

\begin{equation*}
    E = mc^2 
\end{equation*}

\[ E = mc^2  \]
% 一般不建议用 $$ $$ 符号来写行间公式

\begin{displaymath}
E = mc^2 
\end{displaymath}

公式引用

LaTex 中的公式可由 \label 标记，并由 \eqref 引用公式（宏包 amsmath 中的 eqref 是对 ref 的重写）：

\begin{equation}
E = mc^2 \label{mass-energy equivalence}
\end{equation}

Equation \eqref{mass-energy equivalence}, the increased relativistic mass (m) of a body times the speed of light squared (c2) is equal to the kinetic energy (E) of that body.

多行公式

equation 环境中的公式一般会在一行出现，甚至会超出文档边界。在宏包 amsmath 的 multline 环境中才可以用 \\ 折行。一般而言，折行位置的选择优先级为：等号–>–加号、减号–>–乘号、除号之前，其它位置应当避免折行。

multline 环境中用 \\ 折行会将公式编号放在最后一行，多行公式的首行左对齐，末行右对齐，其余行居中。公式的最后一行不写 \\，否则会产生一个多余的空行。

\begin{multline}
a + b + c + d + e + f
+ g + h + i \\
= j + k + l + m + n\\
= o + p + q + r + s\\
= t + u + v + x + z
\end{multline}

宏包 amsmath 的 align 环境，用 \\ 折行。全部右对齐。align 环境会给每行公式都编号，可以用 \notag 去掉特定行的编号。

\begin{align}
    a + b + c + d + e + f
    + g + h + i \\
    = j + k + l + m + n\\
    = o + p + q + r + s \notag \\
    = t + u + v + x + z
\end{align}

多行公式按照 & 后的符号对齐，如下公式会按照等号对齐：

\begin{align}
    a + b + c + d + e + f
    + g + h + i \\
    &= j + k + l + m + n\\
    &= o + p + q + r + s\\
    &= t + u + v + x + z
\end{align}

以下公式按照每个等式首字母、等号对齐：

\begin{align}
    a &=1 & b &=2 & c &=3 \\
    d &=-1 & e &=-2 & f &=-5
\end{align}

gather 环境也可以编写多行公式，并为每个公式增加编号，不过每个公式均居中对齐。

\begin{gather}
    a = b + c \\
    d = e + f + g \\
    h + i = j + k \\
    l + m = n
\end{gather} 

多行公式的编号

多行公式编号主要分为两类，一类是每个公式均有一个编号（在 align 环境中编写公式即可），另一类是多行公式共用一个编号，用 aligned、gathered 环境即可。

\begin{equation}
\begin{aligned}
    &a = b + c \\
    &d = e + f + g \\
    &h + i = j + k \\
    &l + m = n
\end{aligned}
\end{equation}

无论是行内公式还是行间公式，在$$、equation、\[\] 中输入公式时都会进入数学模式，其特点为：

1. 数学模式中输入的空格会被忽略。数学符号的间距默认由符号的性质（关系符号、运算符等） 决定。需要人为引入间距时，使用 \quad（一个字体的宽度）和 \qquad（一个字体的宽度） 等命令。
2. 不允许有空行（分段）。
3. 所有的字母会被当作数学公式中的变量处理，字母间距与文本模式不一致。如果想在数学公式中输入文本，可以用 amsmath 提供的 \text 命令。当然，如果想在文本中输入少量数学公式或符号，就采用行内公式的写法。

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参考：一份（不太）简短的 LATEX 2ε 介绍