Mathematik im Zeilenmodus mit Standard-L A T E X

Transkript

1 K a p i t e l 2 Mathematik im Zeilemodus mit Stadard-L A T E X 2.1 Eiführug Der Zeilemodus T E Xisches Beispiele Eiführug Uter dem so geate Zeilemodus versteht ma das Eifüge vo mathematische Elemete i die laufede Zeile. I de folgede Abschitte werde diejeige Makros beschriebe, die bereits durch die Verwedug vo L A TEX ohe zusätzliche Pakete zur Verfügug stehe. Die meiste vo ihe behalte ihre Fuktioalität auch bei Verwedug der diverse Zusatzpakete (siehe Kapitel 9 auf Seite 175). Zuerst solle jedoch eiige typografisch wichtige Dige im Zusammehag mit dem Zeilemodus agesproche werde, de hier sid eiige wichtige Dige zu beachte. 2.2 Der Zeilemodus Beim Zeilemodus, der auch als»iliemode«bezeichet wird, hadelt es sich um das Eifüge mathematischer Elemete i die laufede Zeile, wie i diesem Beispiel: f(x) = b si x a dx. Dabei gibt es formal keie Beschräkug hisichtlich des Ihalts x ud der Größe, sodass es hier zu eiem zweifelhafte Layout komme ka, we ma beispielsweise eie Matrix i eier Zeile aordet: A = a b c d e f. Lässt sich dies g h i aus ihaltliche Grüde icht vermeide, so sollte ma die smallmatrix-umgebug

2 2 Mathematik im Zeilemodus mit Stadard-L A T E X a b c aus dem amsmath-paket vorziehe (siehe Abschitt auf Seite 104): A = [ d e f ]. g h i Eie weitere, meist bessere Alterative, ist die Awedug eier abgesetzte Formel, welche ausführlich im Abschitt 3 auf Seite 17 beschriebe wird. Der Zeilemodus ka durch drei verschiedee Umgebuge aktiviert werde: i=1 i = 1 2 ( + 1) i=1 i = 1 2 ( + 1) i=1 i = 1 2 ( + 1) \( \sum_{i=1}^{}i=\frac{1}{2}\,\cdot(+1) \) $ \sum_{i=1}^{}i=\frac{1}{2}\,\cdot(+1) $ \begi{math} \sum_{i=1}^{}i=\frac{1}{2}\,\cdot(+1) \ed{math} Der Uterschied liegt dabei im Detail, de: 1. \( \): Das die Umgebug öffede Makro \( ist icht robust, d. h. es ka i der Regel icht i adere Makros verwedet werde, beispielsweise i Abschittsüberschrifte (siehe dazu auch Abschitt auf der ächste Seite). 2. $ $: Die $-Sequez ist zwar robust, ka aber wiederum icht i der Umgebug alltt beutzt werde. 3. \begi{math} \ed{math}: Diese Umgebug etspricht der erste ud ist somit ebefalls icht robust. Im Allgemeie ist die Awedug vo $ $ die beste Wahl, die jedoch icht vo eier alltt-umgebug ausgewertet wird, da sie i diesem Fall als reier Text betrachtet wird. Abhilfe schafft hier die \( \)-Sequez; sie leitet ierhalb der alltt-umgebug erfolgreich de mathematische Modus ei Itegratiosgreze Um die Zeilehöhe zu reduziere, werde im Zeilemodus die Itegratiosgreze (\limits) im Allgemeie ur als Idex, beziehugsweise im so geate»superscript«- oder»subscript«-modus gesetzt ud Brüche (\frac) werde grudsätzlich im Schriftstil (\scriptstyle) gesetzt (siehe dazu auch Abschitt 4.9 auf Seite 59). I beide Fälle ist dies sivoll, de ur so ka der Ausdruck 1 dx = 1 ierhalb der 1 x2 ormale Zeileschaltug agemesse ageordet werde. Deoch lässt sich die Aordug der Itegratiosgreze mit dem \limits-makro äder, welches umittelbar eiem mathematische Operator folge muss, asoste gibt L A TEX eie Fehlermeldug aus: 1 1 x 2 dx = 1 $ \it\limits_{1}^{\ifty}\frac{1}{x^2}\,\mathrm{d}x=1 $ Auch hier hat dies wieder egative Auswirkuge auf die Zeilehöhe, was im Allgemeie vermiede werde sollte, de i typografischer Hisicht ist dies kei Gewi für das äußere Erscheiugsbild des Dokumets. Dies trifft besoders da zu, we ma mehrfache Greze hat, worauf i de Abschitte 4.3 auf Seite 38 ud 6.12 auf Seite 117 eigegage wird. 8

3 2.2 Der Zeilemodus Brüche Im vorhergehede Abschitt wurde bereits darauf higewiese, dass Brüche ierhalb eier Textzeile stadardmäßig i dem Schriftstil \scriptstyle gesetzt werde. Tabelle 4.6 auf Seite 60 zeigt die mögliche mathematische Stile. Die etwas kleiere Wahl der Schriftgröße für y = a ($y=\frac{a}{b+1}$) ergibt eie bessere Zeileschaltug, was b+1 aber durchaus uerwüscht sei ka, we Zähler oder Neer des Bruches wichtige Dige beschreibe, die es gilt, hervorzuhebe. Es gibt verschiedee Möglichkeite, die Schriftgröße zu veräder: 1. Awede eier abgesetzte Formel astelle des Zeilemodus, was immer die beste Variate ist. Dafür ist im Allgemeie automatisch ei etwas größerer Schriftstil vorgesehe. 2. Veräder des Schriftstils durch das \displaystyle-makro, welches de Bruch y = a zwar jetzt»lesbarer«erscheie lässt, aber wieder das mehrfach b + 1 agesprochee Problem des Zeileabstades aufweist. Text $ y=\frac{a}{b+1}={\displaystyle\frac{a}{b+1}} $ Text Text y = a b+1 = a b + 1 Text Alterativ ka auch das \dfrac-makro aus dem amsmath-paket agewedet werde (siehe Abschitt 6.7 auf Seite 107), welches stadardmäßig auf de größere Schriftstil umschaltet Mathematische Ausdrücke i \part, \chapter, \sectio u. a. Überschrifte, wie f(x) = i=1 (i 1 2i ) Sämtliche Makros, die a adere Makros weitergereicht werde, wie beispielsweise für das Ihaltsverzeichis, de Idex oder die Kopfzeile, müsse robust, beziehugsweise uzerbrechlich sei. Dies bedeutet, dass die Makros i ihrer Struktur erhalte bleibe ud icht durch L A TEX expadiert (zerlegt) werde, bevor sie a das übergeordete Makro weitergereicht oder im Falle des Ihaltsverzeichisses (\tableofcotets) im Origialzustad i die so geate.toc-datei geschriebe werde. Möchte ma mathematische Elemete i eie Kapitel- oder Abschittsüberschrift eifüge, ist die Awedug der $-Umgebug oder alterativ ei voragestelltes \protect zwiged (siehe auch Abschitt 2.3 auf Seite 13). Der Quellcode für die Überschrift zu diesem Abschitt lautet: \providecommad*\lcs[1]{\texttt{\textbackslash#1}} \sectio{mathematische Ausdrücke i \Lcs{part}, \Lcs{chapter}, \Lcs{sectio} u.\,a. Überschrifte, wie $f(x)=\prod_{i=1}^{} \left(i-\frac{1}{2i}\right)$} Normaler Text \ldots Mathematische Ausdrücke i \part, \chapter, \sectio u. a. Überschrifte, wie Normaler Text... 9

4 2 Mathematik im Zeilemodus mit Stadard-L A T E X hyperref Das optioale Argumet wurde hier beutzt, um eie sivolle Kurzform für das Ihaltsverzeichis zu erhalte, de die folgede Formel habe hier keie iformelle Wert. Für Überschrifte ist zu beachte, dass die mathematische Elemete i der Regel icht i Fettschrift gesetzt werde, da das für Text gültige \bfseries icht für de Mathematikteil wirksam ist. I Abschitt 4.18 auf Seite 70 wird gezeigt, wie dies eiheitlich geschehe ka. Im Zusammehag mit PDF-Dokumete ka der mathematische Modus grudsätzlich Probleme bereite, we Bookmarks verwedet werde, de für diese ist ur reier Text möglich. Mathematische Symbole werde icht gedruckt oder i Textform iterpretiert. Abbildug 2.1 auf der ächste Seite zeigt dies sehr deutlich; die Itervallgreze werde beim Bookmark als ormale Textzeiche iterpretiert ud sid daher missverstädlich. Abhilfe schafft hier das Makro \texorpdfstrig aus dem hyperref-paket, welches zwei Argumete erwartet, eies für die TEX-Ausgabe ud eies für die Bookmarks der PDF-Ausgabe. Die Sytax ist eifach: \texorpdfstrig{tex-ausgabe}{pdf-ausgabe} So ist es möglich, für die Bookmarks ur ormale Zeiche zu verwede ud für die Überschrift die L A TEX-spezifische: \usepackage[liktocpage,colorliks]{hyperref} \tableofcotets \sectio{das \texorpdfstrig{itegral $ \it_a^b \si(x)\mathrm{d}x $}{Sius-Itegral}} \subsectio{\texorpdfstrig{$\sqrt{x_1^2+x_2^2}$}{sqrt(x\_1\^{}2+x\_2\^{}2)}} Ihaltsverzeichis 1 Das Itegral b a si(x)dx x1 2 + x Das Itegral b a si(x)dx 1.1 x1 2 + x2 2 Eie Screeshot der etsprechede PDF-Ausgabe bei eier Betrachtug mit dem Adobe Reader zeigt Abbildug 2.2 auf der ächste Seite, währed die folgede Abbildug 2.1 die fehlerhafte Ausgabe ohe Awedug vo \texorpdfstrig zeigt Rahme Das bekate L A TEX-Makro \fbox uterscheidet bei seiem Argumet icht zwische dem Text- ud dem Mathematikmodus, sodass es auch zum Umrahme vo mathematische Ausdrücke beutzt werde ka: i=1 i 1 \fbox{$f(x)=\prod_{i=1}^{} 2i \left(i-\frac{1}{2i}\right)$}

5 2.2 Der Zeilemodus Abbildug 2.1: Zusammehag zwische dem mathematische Modus i Überschrifte ud Bookmarks für PDF-Dokumete. Abbildug 2.2: Uterschiedliche Bookmarks ud Überschrifte durch Awedug des Makros \texorpdfstrig. Implizite Parameter sid der iere Boxabstad (\fboxsep) ud die Dicke der Rahmeliie (\fboxrule), mit de stadardmäßige Werte 3pt beziehugsweise 0.4pt. Äderuge sid jederzeit möglich ud köe durch Klammerug auch lokal gehalte werde, sodass die globale Eistelluge weiterhi gelte: {\setlegth\fboxsep{10pt}% lokal halte \fbox{$f(x)=\prod_{i=1}^{}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$}} ud \setlegth\fboxrule{1.5pt} \fbox{$f(x)=\prod_{i=1}^{}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} ud Gleiches ist auch mit de beide Makros \colorbox ud \fcolorbox möglich, wobei hier ur die Agabe zu de Farbe hizukomme: \colorbox{hitergrudfarbe}{ihalt} \fcolorbox{rahmefarbe}{hitergrudfarbe}{ihalt} 11

6 2 Mathematik im Zeilemodus mit Stadard-L A T E X \usepackage{xcolor} { \setlegth\fboxsep{10pt}% \colorbox{yellow}{$f(x)=\prod_{i=1}^{}\left(i-\frac{1}{2i} \right)$} } ud { \setlegth\fboxrule{1.5pt}% \colorbox{cya}{$f(x)=\prod_{i=1}^{}\left(i-\frac{1}{2i} \right)$} } ud i=1 i i \usepackage{xcolor} { \setlegth\fboxsep{10pt}% \fcolorbox{cya}{yellow}{$f(x)=\prod_{i=1}^{}\left(i-\frac{1}{2i} \right)$} } ud { \setlegth\fboxrule{1.5pt}% \fcolorbox{cya}{gray}{$f(x)=\prod_{i=1}^{}\left(i-\frac{1}{2i} \right)$} } ud i=1 i i Zeileumbruch L A TEX ka ierhalb des Mathematikmodus ur da eie Zeileumbruch eifüge, we ei so geates Relatiossymbol (relatio symbol) der Art =, <, >, oder ei so geates biäres Symbol (biary operatio symbol) der Art +,, auftritt ud zusätzlich midestes eies dieser Symbole i der äußerste Gruppeebee vorkommt. Letzteres bedeutet, dass ierhalb vo $a+b+c$ ei Zeileumbruch möglich ist, bei ${a+b+c}$ aber icht, de hier sid durch die geschweifte Klammer die Elemete dazwische sozusage eie Gruppeebee tiefer gerutscht. Stadardverhalte beim Umbruch f(x) = a x + a 1 x 1 + a 2 x a i x i + a 2 x 2 + a 1 x 1 + a 0 Der gleiche Ausdruck ierhalb eier Gruppe { } Ohe für eie Treug geeigete Symbole Ohe für eie Treug geeigete Symbole, aber mit maueller Uterteilug der Formel f(x) = a x + a 1 x 1 + a 2 x a i x i + a 2 x 2 f(x) = a (a 1 (a 2 (a 3 (a 4 ( ) ) ) ) ) f(x) = a (a 1 (a 2 (a 3 (a 4 ( ) ) ) ) ) Der letzte Fall zeigt bereits eie eifache Möglichkeit, deoch eie Zeileumbruch zu erhalte, die Formel wird eifach mauell i zwei voeiader uabhägige Teile 12