Mathematik am Computer 1. Vorlesung: L A T E X

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1 Mathematik am Computer 1. Vorlesung: L A T E X Helmut Harbrecht Universität Stuttgart 2. Dezember 2010

2 Übersicht 1 Einführung Warum L A T E X? Kleine Unannehmlichkeiten... 2 Erste Schritte mit L A T E X Der Editor Kile L A T E X-Grundlagen Gliederung des Dokuments 3 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte 4 Ausblick Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

3 Einführung Warum LAT E X? Warum L A T E X? L A T E X setzt mathematische Formeln einwandfrei! (und wenn doch nicht, lassen sich alle Abstände mit der Hand anpassen) Formatierung ist weitestgehend automatisiert und orientiert sich am Buch- und Zeitschriftendruck, liefert also professionelle Ergebnisse Automatisches Platzieren von Abbildungen Automatische Nummerierung (Abschnitte, Fußnoten, usw), Erzeugen von Verzeichnissen, Bibliographien, Referenzen, usw. Automatische Abstandwahl (innerhalb vorgegebenen Toleranzen) zwischen Wörtern und Absätzen, um hässliche Zeilen- und Seitenumbrüche zu vermeiden Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

4 Einführung Warum LAT E X? Warum L A T E X? Ausgabeformat ist.pdf Sehr viele Erweiterung für Spezialanwendungen: chemische Formeln, Musiknoten, Schachbretter, unterschiedliche Alphabete, usw. Viele Möglichkeiten, die Ausgabe zu modifizieren, z.b. für Präsentationen Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

5 Einführung Warum LAT E X? Wer verwendet L A T E X? Alle Mathematiker im Hochschulbereich, zudem viele andere Naturwissenschaftler Alle Verlage, die mathematische Bücher und Zeitschriften veröffentlichen viele Leute, die diese Features schätzen Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

6 Einführung Warum LAT E X? Wie wird L A T E X im Hochschulbereich in der Mathematik verwendet? Vorlesungsbetrieb: Übungsblätter, Skripte, Bücher, Folien Studierende: Seminarausarbeitungen, Seminarvorträge, Bachelor-, Master- und Diplomarbeiten, Dissertationen Forschung: Zeitschriftenartikel, Fachvorträge Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

7 Einführung Warum LAT E X? Wie funkioniert L A T E X? Quelltext ist in.tex-datei, dann übersetzen in.pdf-datei Alternativ:.tex.dvi.ps.pdf Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

8 Einführung Kleine Unannehmlichkeiten... Überbleibsel aus der Steinzeit Es gibt unterschiedliche Formate für normalen Text, z.b. ASCII Latin-1 UTF-8 Man muss sich für ein Format entscheiden, den Quelltext in diesem Format abspeichern und im Quelltext dieses Format angeben. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

9 Erste Schritte mit LAT E X Der Editor Kile Kile Kile ist ein L A T E X-Editor, der viele Schritte automatisiert hat: Neu ruft einen Wizard auf, um ein leeres Dokument zu erzeugen. Erzeugen der pdf-datei erfolgt über einen Button Viele Buttons und Menüeinträge helfen bei der Erzeugung des Dokuments. Konkret: Button PDFLaTeX, um pdf-datei zu erzeugen. Button ViewPDF, um pdf-datei zu betrachten. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

10 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Struktur von L A T E X-Dokumenten Jedes Dokument beginnt mit \documentclass und Parameter, die angeben, was für ein Dokumenttyp erzeugt wird. Es folgen im Präambel weitere Festlegungen für das Dokument, wie z.b. über die automatische Gestaltung von Kopf- und Fußzeilen. Das eigentliche Dokument wird durch den Text zwischen \begin{document} und \end{document} erzeugt. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

11 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Befehle Befehle beginnen mit einen Backslash \, z.b. \LaTeX erzeugt L A T E X. Es gibt Befehle für Abstände, Sonderzeichen, Dokumentgliederung, usw. Notwendige Argumente für Befehle werden in geschweiften Klammern übergeben, z.b. \documentclass{article} oder \hspace{1cm} zum Einfügen von 1 cm horizontalen Abstand. Optionale Argumente für Befehle werden in eckigen Klammern übergeben, z.b. \documentclass[a4paper,10pt]{article} Oft ist ein Argument auch Text, der verändert wird: \textcolor{blue}{blauer Text} erzeugt blauer Text Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

12 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Umgebungen Umgebungen grenzen einen größeren Bereich ab. Sie haben einen Namen name und der abgegrenzte Bereich liegt zwischen \begin{name} und \end{name}, z.b. grenzt \begin{document} und \end{document} den Bereich des eigentlichen Textes ab. Andere Umgebungen sind z.b. center, quote usw. Auch Umgebungen können Argumente haben gleiche Konvention wie bei Befehlen, steht aber nur bei \begin Alternativ grenzen geschweifte Klammern die Wirksamkeit von Befehlen ein. Da dies viel unübersichtlicher ist, eignet es sich höchstens für kleinere Bereiche. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

13 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Dokumenttypen L A T E X verfügt (unter anderem) über folgende Dokumenttypen für \documentclass: article für kürzere Texte, wie Artikel, Seminar-, Bachelor-, Diplomarbeiten und Dissertationen. Optionale Parameter, z.b.: a4paper, 10pt book für Bücher slides für Overhead-Folien beamer für Präsentationen, wie diese. Optionale Parameter hängen vom Dokumenttyp ab! Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

14 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Dokumentgestaltung L A T E X verfügt (unter Anderem) über sehr viele automatische Gestaltungsoptionen, z.b. können Kopf- und Fußzeilen automatisch erzeugt werden \pagestyle{empty}: weder Kopf- noch Fußzeile \pagestyle{plain}: einfache Kopf- und Fußzeilen \pagestyle{headings}: aufwändige Kopf- und Fußzeilen \tableofcontents: automatische Erzeugung des Inhaltsverzeichnisses Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

15 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Texteingabe Gewöhnlicher Text wird zwischen \begin{document} und \end{document} eingegeben. Textbündigkeit hängt von Dokumenttyp ab: Blocksatz für article, linksbündig für beamer Wörter (ohne Umlaut) werden automatisch getrennt Zeilen werden umgebrochen, so dass der Abstand zwischen Wörtern nicht zu groß bzw. klein ist. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

16 Texteingabe Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Neue Abschnitte werden durch eine Leerzeile begonnen. White space, d.h. Leerzeichen und Tabulatoren, wird immer nur als ein einziges Leerzeichen bearbeitet. Beachte: Eine Leerzeichen am Ende eines Befehls ist erforderlich, um das Ende des Befehlnamens anzugeben. Danach wird kein Leerzeichen im Text angezeigt, egal wie viele Leerzeichen eingetippt werden. Ein echtes Leerzeichen wird durch den Befehl \ eingeben. Kommentare beginnen mit einem Prozent-Zeichen % Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

17 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Zeichensätze und Textgröße Die Zeichensätze und Größe des (unmodifizierten) Fließtextes werden automatisch gewählt durch den Dokumenttyp für optimale Lesbarkeit. Diese große, serifenlose Schrift für beamer Diese kleine Schrift mit Serifen für article bzw. Dies ist die vergrößerte Schrift für article article verwendet 10pt Schrift für den Fließtext, besitzt aber die Optionen 11pt und 12pt. Die Schriftgröße wird automatisch angepasst: Größer für Überschriften, kleiner für Fußnoten Umgebungen tiny, scriptsize, footnotesize, small, normalsize, large, Large, LARGE, huge, Huge erlauben manuelle Anpassung der Schriftgröße. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

18 Hervorhebungen Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Hervorhebungen werden durch \emph{hervorhebungen} erreicht. Die Gestaltung der Hervorhebung orientiert sich Dokumententyp: Dies ist die Hervorhebung für beamer Dies ist die Hervorhebung für article Fettdruck, Kursivdruck, Unterstreichen und Nichtproportionalschrift werden durch \textbf, \textit, \underline und \texttt erreicht: Dies ist das Ergebnis für beamer Dies ist das Ergebnis für article Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

19 Textbündigkeit Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Blocksatz für article bzw. linksbündiger Text für beamer. In der center-umgebung wird der Text zentriert. Dies kann man ganz gut über mehrere Zeilen erkennen. In der flushright-umgebung ist der Text rechtsbündig. Mit flushleft wäre er linksbündig. Da dies der Default-Wert in beamer ist, hat er nur in article Anwendung. Blocksatz ist in beamer nicht vorgesehen! Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

20 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Abstände Abstände werden in L A T E X automatisch für gute Lesbarkeit gewählt und müssen nur selten geändert werden. Trotzdem kann man sie anpassen. Dafür gibt es: absolute Längeneinheiten: pt, mm, cm und weitere relative Längeneinheiten: em für die Länge eines m bzw. ex für die Höhe eines x im Zeichensatz \hspace fügt den angebeben horizontalen und \vspace den angebeben vertikalen Abstand ein. \hspace* und \vspace* fügen den Abstand sogar am Zeilenbzw. Seitenanfang ein. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

21 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Abstände Es gibt auch Befehle für das Einfügen variabler Abstände: \hfill füllt den Platz zwischen Zeilenanfang und -ende auf. \smallskip, \medskip und \bigskip sind kleine, mittlere und große vertikale Abstände, deren Größe so gewählt wird, dass die Stelle des Seitenumbruchs gut ist. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

22 Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Umbrüche Zeilen- und Seitenumbrüche werden automatisch für gute Lesbarkeit erzeugt. Dennoch besteht manchmal steuerungsbedarf: \newline und \\ erzwingen einen Zeilenumbruch. \\ erlaubt als optionales Argument noch einen vertikalen Abstand, der zusätzlich eingefügt wird. \linebreak empfiehlt einen Zeilenumbruch. \newpage und \pagebreak haben die analoge Bedeutung für Seitenumbrüche. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

23 Sonderzeichen Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Viele Sonderzeichen haben eine spezielle Bedeutung. Möchte man sie im Text verwenden, geschieht dies meist durch einen Befehl, der den Backslash vor dem Zeichen setzt: \# # \$ $ \& & \ \% % \{ { \} } \S Weitere Sonderzeichen sind,,, c, oder Sonderzeichen aus Fremdsprachen, wie Å, Æ, Ø, Ł, Œ usw. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

24 Anführungszeichen Erste Schritte mit LAT E X LAT E X-Grundlagen Deutsche Anführungszeichen werden durch \glqq und \grqq erzeugt. Einfache durch\glq und \grq. Englische Anführungszeichen werden durch `` und erzeugt. Einfache durch ` und. Genauer: links werden Accents graves, wie in à, rechts Apostrophe verwendent! «Französische» Anführungszeichen werden durch \flqq und \frqq erzeugt. Einfache durch\flq und \frq. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

25 Erste Schritte mit LAT E X Nummerierte Gliederungen Gliederung des Dokuments Gliederungen werden von L A T E X automatisch nummeriert und im Inhaltsverzeichnis eingefügt. Die verfügbaren Gliederungen hängen vom Dokumenttyp ab. Sie haben stets ein Argument, den Titel der Gliederung. Zur Verfügung stehen: \part \chapter \section \subsection \subsubsection \paragraph \subparagraph z.b. \section{einführung} Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

26 Erste Schritte mit LAT E X Gliederung des Dokuments Referenzen für nummerierte Gliederungen Oft möchte man Gliederungen referenzieren, z.b.... wie wir in Abschnitt 2.3 gesehen haben... Problem: Schreibt man das tatsächlich so, so stimmt die Nummerierung nicht mehr, sobald ein Abschnitt vor 2.3 eingefügt wird! Lösung: Marken und Referenzen: referierte Abschnitte erhalten eine Marke: \label{markenname} die Nummer der Referenz wird dann durch \ref{markenname} erzeugt Man gibt also ein:... Abschnitt \ref{markenname}... Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

27 Erste Schritte mit LAT E X Auflistungen und Aufzählungen Gliederung des Dokuments (Unnummierierte) Auflistungen werden durch die itemize-umgebung erzeugt. (Nummierierte) Aufzählungen werden durch die enumerate-umgebung erzeugt. Einzelne Einträge durch den \item-befehl. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

28 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Grafiken L A T E X kann u.a. pdf-dateien als Grafik einbilden: \includegraphics[width=9mm,angle=270]{grafik.pdf} Skalierung durch optionalen Parameter width Drehung durch optionalen Parameter angle Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

29 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Tabellen Tabellen werden durch die tabular-umgebung erzeugt. \begin{tabular} hat ein Argument, welches die Spaltenstruktur einer Tabelle angibt: In diesem Argument stehen der Reihe nach folgende Symbole: l c r p{5cm} erzeugt linksbündige Spalte erzeugt zentrierte Spalte erzeugt rechtsbündige Spalte erzeugt 5 cm Spalte mit Blocksatz erzeugt vertikalen Trennstrich Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

30 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Tabellen Einzelne Tabelleneinträge werden zeilenweise eingetragen. Einträge für unterschiedliche Spalten werden mit & getrennt. Zeilen werden mit \\ beendet. Zeilen können auch werden mit \\ und einem optionalen zusätzlichen vertikalen Abstand beendet werden. \hline \cline{3-6} erzeugt einen horizontalen Trennstrich erzeugt einen horizontalen Trennstrich von Spalte 3 bis 6 Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

31 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Tabellen Beispiel \begin{tabular}{ c r l p{3cm}} \hline Name & Note & Note & Kommentar \\ \hline \hline Lea & 1.0 & 2.0 & alles bearbeitet \\ \hline Marc & 3.0 & 4.0 & letztes Aufgabe nicht bearbeitet \\ \hline \end{tabular} Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

32 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Tabellen Beispiel Name Note Note Kommentar Lea alles bearbeitet Marc letztes Aufgabe nicht bearbeitet Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

33 Tabellen Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Manchmal möchte man mehrere Spalten zusammentragen: \multicolumn{2}{ c }{Text} Dies fasst die nächsten 2 Spalten in eine zusammen, formatiert sie als c und schreibt Text in diese Spalte. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

34 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Tabellen Beispiel Setzen wir voriges Beispiel mit 4 Spalten so fort und fügen folgendes ein: Basti & \multicolumn{2}{ c }{2.3} & Nur Notendurchschnitt bekannt! \\ \hline so erhalten wir: Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

35 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Tabellen Beispiel Name Note Note Kommentar Lea alles bearbeitet Marc letztes Aufgabe nicht bearbeitet Basti 2.3 Nur Notendurchschnitt bekannt! Anmerkung: Die center-umgebung würde die Tabelle zentrieren, was gewöhnlich gewünscht ist. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

36 Grafiken, Tabellen und Gleitobjekte Gleitobjekte (Floats) Problem: große Objekte, wie Grafiken und Tabellen, haben oft keinen Platz an der vorgesehen Stelle. Lösung: mach diese Objekte beweglich und lass L A T E X einen geeigneten Platz finden. Dies gescheht mit der figure-umgebung. Optionale Parameter für Platzierung: h, t, b, p für Platzierung here, top, bottom und page, d.h. auf eigener Seite. Figuren haben eine Beschreibung, die mit dem caption-befehl erzeugt wird. Die Referenz auf die Nummerierung muss innerhalb der Caption stehen. Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37

37 Ausblick Ausblick Ausblick auf die nächste Vorlesung am : Arbeiten mit Zusatzpaketen, Mathematik und L A T E X, Formatierung,... Helmut Harbrecht (Universität Stuttgart) Mathematik am Computer 2. Dezember / 37