# LaTeX
LaTeX是一种基于ΤΕΧ的排版系统,由美国计算机学家莱斯利·兰伯特(Leslie Lamport)在20世纪80年代初期开发。利用这种格式可以生成复杂表格和数学公式,这个笔记的重点就是教你如何利用LaTeX排版数学公式
你也想写出这样的公式?是的,你没有看错。上面这些公式并不是图片,而是用一种更为优雅的方式产生——LaTeX
你可以通过LaTeX代码优雅的写出这些高印刷质量的公式,就像这样
f(x) = \begin{cases}
\lim\limits_{x \to 0} \frac{a^x}{b+c}, & x<3 \\
\pi, & x=3 \\
\int_a^{3b}x_{ij}+e^2 \mathrm{d}x,& x>3 \\
\end{cases}
不要害怕,这其实很简单,只需要花费一点时间看完这篇笔记,你也可以优雅的写出这些数学公式
首先推荐一个网站 在线LaTeX公式编辑器(opens new window) 你可以一边学习,一边在这里测试你学到的东西,这样可以帮助你更快,更轻松的理解LaTeX
那我们开始吧!
# 一些简单的公式
输入 f(x) = a+b
显示:
像这样简单的公式只需要像平时一样用键盘输入即可
# 运算符号与字母
你的键盘并不能打出乘号,除号,点乘 等符号你可以使用LaTeX代码打出这些符号
LaTeX代码如下,除号用\div表示,乘号用\times表示,点乘用\codt表示,而加号,减号,等于号可以用键盘打出,那么就不需要用LaTeX来表示了
x-2\div 3\times 4=y + x\cdot y
除了基本运算符号,还有更多符号在最后的参考里,具体按照自己需求查看
常用数学符号
Property LaTeX 符号 LaTeX 符号 LaTeX + + ≈ \approx ⇀(向量) \vec{} - - Δ \Delta ∑ \sum × \times ∞ \infty ∫ \int ÷ \div α \alpha ∮ \oint ± \pm β \beta ∬ \iint ⋃ \cup γ \gamma ∭ \iiint ⋂ \cap τ \tau ∯ \oiint ∁ \complement φ \varphi ∰ \oiiint < < λ \lambda lim \lim > > ρ \rho ⋁ \bigvee = = π \pi ⋀ \bigwedge ≤ \le ξ \xi ⋃ \bigcup ≥ \ge ν \nu ⋂ \bigcap ⊆ \subseteq μ \mu ∏ \prod ∈ \in η \eta ∐ \coprod ∅ \emptyset ψ \Psi ∂ \partial ∵ \because Ω \Omega ∅ \phi ∴ \therefore ·(点乘) \cdot ε \varepsilon ∀ \forall ℏ \hbar σ \sigma ∃ \exists δ \delta Φ \Phi ω \omega ∇ \nabla
# 上下标
_{}
表示下标,{}
括号里写下标内容、^{}
表示上标,{}
括号里写上标内容,但上下标内容只有一个字符时,可以不用大括号括起来;单引号’表示求导。
a_{ij}^{2} + b^3_{2}=x^{t} + y' + x''_{12}
如果想在_{}
和^{}
后面
_{a}^{b}x
如何把上下标放在正上下方呢? 可以用\limits_{}^{}
,前一个括号里是下标,后一个括号里是上标,\limits
这个符号是用来表示数学里的范围,不是所有的符号在运算中需要范围,所以这种方式只对一些有可能需要定义范围的特定的符号有效(例如,\int
,\prod
,\bigcap
,\bigcup
,\sum
,\oint
,\lim
,\coprod
)
\int\limits_{a}^{b}
还有一种其方法适用于所有符号,但这种方式并不兼容所有可以使用LaTeX的软件
\sideset{1}{1}X_a^b
矢量物理中有一个很重要的,例如a的单位矢量,一般写作
# 根号分式
\sqrt{x} + \sqrt{x^{2}+\sqrt{y}} = \sqrt[3]{k_{i}} - \frac{x}{m}
\sqrt{}
表示平方根,括号里写根号下的内容
\sqrt[n]{}
表示n次方根,[]里填写数字是几就为代表根式是几次方根例如\sqrt[3]{x}就表示
\frac{}{}表示分式,前一个括号里是分子,后一个括号里是分母。也可以使用\cfrac{}{},区别在于比前者字号稍大
# 向量
\vec
表示向量,\overrightarrow
表示箭头向右的向量,\overleftarrow
表示箭头向左的向
\vec{a} + \overrightarrow{AB} + \overleftarrow{DE}
# 积分、极限、求和、乘积
\int
表示积分,\lim
表示极限, \sum
表示求和,\prod
表示乘积
\lim_{x \to 0}
表示\to
代表\infty
那么就会变成
\lim_{x \to \infty} x^2_{22} - \int_{1}^{5}x\mathrm{d}x + \sum_{n=1}^{20} n^{2} = \prod_{j=1}^{3} y_{j} + \lim_{x \to -2} \frac{x-2}{x}
# 空格与换行
# 空格
名称 | 代码 | 演示 | 描述 |
---|---|---|---|
两个quad空格 | a\qquad b | 两个m的宽度 | |
quad空格 | a\quad b | 一个m的宽度 | |
大空格 | a\ b | 1/3m宽度 | |
中等空格 | a\;b | 2/7m宽度 | |
小空格 | a\,b | 1/6m宽度 | |
紧贴 | a\!b | 缩进1/6m宽度 |
# 换行
LaTeX是默认不换行的,如果换行必须在特殊条件下用\\
表示换行
\begin{equation}
\begin{aligned}
abc\\
def\\
\end{aligned}
\end{equation}
# 矩阵
\begin{pmatrix}
a_{11} & \cdots & a_{1n} \\
\vdots & \ddots & \vdots \\
a_{m1} & \cdots & a_{mn}
\end{pmatrix}
是不是看傻了,没关系,我们只需要把代码拆开一部分一部分看就可以
如果我们把中间的内容去掉,替换成x,你会发现这其实就是一个括号里放了一个x,那这个x其实就代表那些矩阵,但这个括号可不是一般的括号
\begin{pmatrix}
x
\end{pmatrix}
然后我们输入第一行矩阵,显示如右。注意,这里的&
起到空格的作用,只在矩阵可行。在LaTeX中如果只输入空格是不会有空格的效果的,当然这个方法并不标准,是我自己摸索出来的,标准的空格如下,但比较麻烦。
- 标准的空格
\begin{pmatrix}
a_{11} & \cdots & a_{1n}
\end{pmatrix}
再输入第二行矩阵,注意,第一行尾部要添加\来表示换行。显示如右
\begin{pmatrix}
a_{11} & \cdots & a_{1n} \\
\vdots & \ddots & \vdots
\end{pmatrix}
最后一行矩阵同上方法,即可得到开头那个整的矩阵。再次提醒要用\\
换行!!!
示例:
\begin{matrix}
a & b \\
c & d
\end{matrix}
\begin{pmatrix}
a & b \\
c & d
\end{pmatrix}
\begin{bmatrix}
a & b \\
c & d
\end{bmatrix}
\begin{Bmatrix}
a & b \\
c & d
\end{Bmatrix}
\begin{vmatrix}
a & b \\
c & d
\end{vmatrix}
\begin{Vmatrix}
a & b \\
c & d
\end{Vmatrix}
使用\left \right关键词
\left(
\begin{matrix}
a & b \\
c & d
\end{matrix}
\right)
\left[
\begin{matrix}
a & b \\
c & d
\end{matrix}
\right]
# 公式编号
代码如下,其实只需要在你的公式后添加\tag{}
,括号里填写编号。
f(x) = \log_{a}{b}-c \tag{1.1}
# 多行公式/三角函数
\sin
是正弦 \cos
是余弦 \tan
是正切,你可能会好奇这些符号其实是可以用键盘直接打出来的,那么为什么还要设立一个单独的符号呢?那就让我们一探究竟吧,如果我们用键盘写出sin,那么在LaTeX下显示是\sin
那么在LaTeX下显示是\sin
只表示一个符号但sin表示三个符号,这在LaTeX排布时会略显差异。
\begin{split}
\cos 2x
&= \cos^2x - \sin^2x \\
&=2\cos^2x-1
\end{split}
同样是换行,但想要达到这种等号对齐的效果必须在每个要对其的等于号前加上&
(这是&的第二个用法)
# 方程组
是不是对这个方程组很熟悉,没错这就是开头那个,前面学了那么多你应该知道大概要怎么做了吧,不过还欠点火候,我们还有最后一点东西没学完
f(x) = \begin{cases}
\lim\limits_{x \to 0} \frac{a^x}{b+c}, & x<3 \\
\pi, & x=3 \\
\int_a^{3b}x_{ij}+e^2 \mathrm{d}x,& x>3 \\
\end{cases}
这就是这个方程组的代码,不用担心,它并不复杂,我们还是用之前的方法,来一部分一部分看他
f(x) = \begin{cases}
\end{cases}
\begin{cases} \end{cases}
其实就是一个花括号的格式,只需要在里面填写方程和条件然后用\换行把每个方程分开即可,这样就可以得到那个方程组。让我们来看下一步
f(x) = \begin{cases}
\lim\limits_{x \to 0} \frac{a^x}{b+c} & x<3
\end{cases}
现在我们把第一个方程放在括号里了,这里要注意在方程后添加条件先在方程后写&然后再写条件
(这是&的第三种用法)
我们在第一个方程后添加\换行,然后写入第二行方程,如下
f(x) = \begin{cases}
\lim\limits_{x \to 0} \frac{a^x}{b+c} & x<3 \\
\pi & x=3 \\
\end{cases}
同上方式,你就可以写出那个完整的方程组了。
好的,现在你已经可以通过LaTeX写出绝大多数数学公式了,它一定会成为你数理学习路上的好帮手
# 狄拉克符号
方法一
\left \langle \psi \right |
\left| \psi \right \rangle
\left \langle \psi | \psi \right \rangle
\left \langle $\psi$ \right |
表示
\left | $\psi$ \right \rangle
表示
\left \langle $\psi$ | $\psi$ \right \rang
表示
这种方式会看起来比较复杂
方法二
\bra{\psi}
\ket{\psi}
\braket{\phi|\psi}
这是标准的写法,使用起来也非常简单,推荐使用这样的写法
# 字体
例如我们数学中的傅里叶变换
其实它们都是换了字体的大写F和L,我们在数学和物理的学习中也是会经常用到这些符号
以上是它们对应的LaTeX,这两种不同字体的符号在教科书上都能看到,除了以上这两种,还有其他的字体,例如:
这里使用的字体为\mathbf{},这是一个加粗字体
这里使用的字体是\mathit{},这是一个斜体字体
这里使用的字体是\mathcal,这是一个手写体字体
最后展示一个与数学毫不相关的
这里使用的字体是德文尖角体,这个字体用\mathfrak{}。除此之外,你还发现了什么,没错,与之前不同的是这里的字是蓝色的。LaTeX可以定义字的颜色,你只需要在字前加一个\color{}括号里输入颜色名称即可,代码如下
\color{Blue}\mathfrak{ABCDEFGHRGKLMNOPQRSTUVWXYZ} \\
\color{Blue}\mathfrak{abcdefghrgklmnopqrstuvwxyz}
你可能会疑惑,你并不知道所有颜色的名称,而且并不是所有颜色都有名称,那么我们如何让字显示出我们想要的颜色?用我们常说的RGB,也就是三原色,理论上它们可以搭配出成千上万种颜色,总有一款是你喜欢的那么如何用LaTeX表示三原色呢?用\color[RGB]{0,0,0}
最大值为225,最小值为0,值越大颜色占比越多,第一个数代表红色的值,第二个数代表绿色的值,第三个数代表蓝色的值,其实是按照RGB的顺序来的,R代表Red(红色),G代表Green(绿色),B代表Blue(蓝色)。
在一堆字里,我只想定义个别字的颜色怎么办我们可以把字用{}括号括起来
\color{red}{abc}
或者
{\color{Blue}abc}
两者没有区别(为了比较明显我把两种方式的字设成了不同颜色)
# 大小
LaTeX不仅可以定义字体,颜色,还可以定义字的大小。虽然这在数学公式中并不一定能用上,但我还是提一嘴,以备不时之需
一号 \Huge
二号 \huge
三号 \LARGE
四号 \Large
小四号 \large
五号(默认)
小五号\small
六号 \footnotesize
除了字体大小还有字体的样式,放在下面提供参考
\begin{array}{l}
{\displaystyle \int f^{-1}(x-x_a)dx} \\
{\textstyle \int f^{-1}(x-x_a)dx} \\
{\scriptstyle \int f^{-1}(x-x_a)dx}\\
{\scriptscriptstyle \int f^{-1}(x-x_a)dx}
\end{array}
# 化学方程式
以上内容足够你打出你所能在书本上见到的绝大多数数学公式,既然如此,我们不如再尝试一下化学方程式,让我们试试看吧!
SO_4^{2-}+Ba^{2+}\to BaSO_4\downarrow
这个是我用上述所学到的LaTeX知识所打出来的,而下面这个是我用扩展方法打出来的,两者字体和箭头略有不同。
\ce{SO4^2- + Ba^2+ -> BaSO4 v}
下面这个用扩展方法打出来的化学方程式中沉淀箭头由v代替,字母后的数字自动变为下标,多个上标符号在一块时不需要用{}括起来箭头被->代替,\ce表示启用化学的扩展方法
参考:
\ce{Zn^2+
<=>[+ 2OH-][+ 2H+]
\underset{\text{amphoteres Hydroxid}}{\ce{Zn(OH)2 v}}
<=>[+ 2OH-][+ 2H+]
\underset{\text{Hydroxozikat}}{\ce{[Zn(OH)4]^2-}}}
# 符号参考
希腊字母
小写 LaTeX 读音 大写 LaTeX 读音 α \alpha /ˈælfə/ Γ \Gamma /ˈɡæmə/ β \beta /ˈbiːtə/, US: /ˈbeɪtə/ Δ \Delta /ˈdɛltə/ γ \gamma /ˈɡæmə/ Θ \Theta /ˈθiːtə/ δ \delta /ˈdɛltə/ Λ \Lambda /ˈlæmdə/ ϵ \epsilon /ˈɛpsɪlɒn/ Ξ \Xi /zaɪ, ksaɪ/ ε \epsilon /ˈɛpsɪlɒn/ Π \Pi /paɪ/ ζ \zeta /ˈzeɪtə/ Σ \Sigma /ˈsɪɡmə/ η \eta /ˈeɪtə/ Υ \Upsilon /ˈʌpsɪlɒn/ θ \theta /ˈθiːtə/ Φ \Phi /faɪ/ ϑ \vartheta /ˈθiːtə/ Ψ \Psi /psaɪ/ ι \iota /aɪˈoʊtə/ Ω \Omega /oʊˈmeɪɡə/ κ \kappa /ˈkæpə/ ω \omega /oʊˈmeɪɡə/ λ \lambda /ˈlæmdə/ ψ \psi /psaɪ/ μ \mu /mjuː/ χ \chi /kaɪ/ ν \nu /njuː/ φ \varphi /faɪ/ ξ \xi /zaɪ, ksaɪ/ ϕ \phi /faɪ/ ο \omicron /ˈɒmɪkrɒn/ υ \upsilon /ˈʌpsɪlɒn/ π \pi /paɪ/ τ \tau /taʊ, tɔː/ ϖ \varpi /paɪ/ ς \varsigma /ˈsɪɡmə/ ρ \rho /roʊ/ σ \sigma /ˈsɪɡmə/ ϱ \varrho /roʊ/ 注意: MathJax支持的大写希腊字母有限,如需其他(如大写Alpha),可使用罗马体转换,如
\mathrm{A}
表示大写Alpha:A。集合
图标 LaTeX 图标 1 LaTeX 1 ∁ \complement ⊏ \sqsubset ∅ \emptyset ⊃ \supset ∅ \varnothing ⋑ \Supset ∈ \in ⊐ \sqsupset ∉ \notin ⊆ \subseteq ∋ \ni ⊈ \nsubseteq ∩ \cap ⊊ \subsetneq ⋒ \Cap ⊊ \varsubsetneq ⊓ \sqcap ⊑ \sqsubseteq ⋂ \bigcap ⊇ \supseteq ∪ \cup ⊉ \nsupseteq ⋓ \Cup ⊋ \supsetneq ⊔ \sqcup ⊋ \varsupsetneq ⋃ \bigcup ⊒ \sqsupseteq ⨆ \bigsqcup ⫅ \subseteqq ⊎ \uplus ⊈ \nsubseteqq ⨄ \biguplus ⫋ \subsetneqq ∖ \setminus ⫋ \varsubsetneqq ∖ \smallsetminus ⫆ \supseteqq × \times ⊉ \nsupseteqq ⊂ \subset ⫌ \supsetneqq ⋐ \Subset ⫌ \varsupsetneqq 希伯来字母
图标 LaTeX 英文 ℵ \aleph aleph ℶ \beth beth ℷ \gimel gimel ℸ \daleth daleth 几何符号
图标 LaTeX 图标 LaTeX ∥ \parallel ◊ \lozenge ∦ \nparallel ⧫ \blacklozenge ∥ \shortparallel ★ \bigstar ∦ \nshortparallel ◯ \bigcirc ⊥ \perp △ \triangle ∠ \angle △ \bigtriangleup ∢ \sphericalangle ▽ \bigtriangledown ∡ \measuredangle △ \vartriangle 45∘ 45^\circ ▽ \triangledown ◻ \Box ▴ \blacktriangle ◼ \blacksquare ▾ \blacktriangledown ⋄ \diamond ◂ \blacktriangleleft ◊ \Diamond \lozenge ▸ \blacktriangleright 逻辑符号
图标 LaTeX 图标 LaTeX ∀ \forall ¬ \neg ∃ \exists ⧸R \not\operatorname{R} ∄ \nexists ⊥ \bot ∴ \therefore ⊤ \top ∵ \because ⊢ \vdash & \And ⊣ \dashv ∨ \lor ⊨ \vDash ∨ \vee ⊩ \Vdash ⋎ \curlyvee ⊨ \models