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\documentclass[english,ngerman]{tudscrartcl}
\iftutex
\usepackage{fontspec}
\else
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage[ngerman=ngerman-x-latest]{hyphsubst}
\fi
\usepackage{tudscrtutorial}
\lstset{%
inputencoding=utf8,extendedchars=true,
literate=%
{ä}{{\"a}}1 {ö}{{\"o}}1 {ü}{{\"u}}1
{Ä}{{\"A}}1 {Ö}{{\"O}}1 {Ü}{{\"U}}1
{~}{{\textasciitilde}}1 {ß}{{\ss}}1
}
\usepackage{mathtools}
\usepackage{bookmark}
\begin{document}
\date{07.11.2016}
\author{Falk Hanisch\thanks{\noexpand\scriptsize\noexpand\mailto{\tudscrmail}}}
\title{Ein Beitrag zum mathematischen Satz in \hologo{LaTeX}}
\makeatletter
\begingroup%
\def\and{, }%
\let\thanks\@gobble%
\let\footnote\@gobble%
\hypersetup{%
pdfauthor = {\@author},%
pdftitle = {\@title},%
pdfsubject = {Mathematiksatz in \hologo{LaTeXe}},%
pdfkeywords = {LaTeX, \TUDScript, Tutorial, Mathematiksatz},%
}%
\endgroup%
\markright{\@title}
\makeatother
\StartTutorial[%
Im mathematischen Satz sollten lediglich Formelzeichen für physikalische
Größen und Variablen sowie Funktions- und Operatorzeichen mit frei wählbarer
Bedeutung kursiv geschrieben werden. Dagegen werden Einheiten und ihre
Vorsätze, Zahlen, Funktions- und Operatorzeichen mit feststehender Bedeutung
sowie Chemische Elemente und Verbindungen aufrecht gesetzt. Weiterhin werden
Indizes, welche ein Formelzeichen näher beschreiben, ebenfalls aufrecht
gesetzt. Dieses Tutorial zeigt, wie mit einfachen Mitteln die Auszeichnung
von beschreibenden Indizes bei Formelzeichen typografisch korrekt erfolgen
kann.
]
Bevor das eigentliche Tutorial beginnt, werden sowohl eine Dokumentklasse als
auch die für jedes \hologo{pdfLaTeX}-Dokument meiner Meinung nach sinnvollen
Pakete geladen.
%
\begin{Preamble}
\documentclass[ngerman]{tudscrartcl}% andere Klassen sind möglich
\usepackage{iftex}
\iftutex
\usepackage{fontspec}
\else
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage[ngerman=ngerman-x-latest]{hyphsubst}
\fi
\usepackage{babel}
\usepackage{microtype}
\end{Preamble}
%
Zusätzlich wird das Paket \Package{amsmath} geladen, welches unter anderem die
in diesem Tutorial verwendeten Mathematikumgebungen \Environment{equation},
\Environment{gathered} und \Environment{aligned} zur Verfügung stellt.
%
\begin{Preamble}
\usepackage{amsmath}
\end{Preamble}
%
Zunächst wird ein kurzes Beispiel gegeben, welches für die nachfolgenden
Ausführungen als Grundlage dienen soll.
%
\CodePreamble{}%
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
M_{EM} = \frac{M_{Rad}}{i_g \cdot i_A} - M_{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq M_{VM}\leq M_{VMmax} \\
M_{EMmin}\leq M_{EM}\leq M_{EMmax}
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}
\end{Trunk*}
%
Ein guter Mathematiksatz ist in \hologo{LaTeX} durchaus Sisyphusarbeit. Wenn
mikrotypografisch alles richtig gemacht werden soll, gibt es einiges zu
beachten. Generell gilt, dass Variablen kursiv oder geneigt, Bezeichnungen und
Konstanten aufrecht gesetzt werden. Um beschreibende Indizes formal richtig zu
setzen, ist ohne weitere Maßnahmen die exzessive Nutzung der Befehle
\Macro{mathrm}[\PParameter{\dots}] und \Macro{mathit}[\PParameter{\dots}]
respektive \Macro{mathnormal}[\PParameter{\dots}] wohl oder übel notwendig.
Aus dem vorhergehenden Beispiel wird mit ziemlich viel Anpassungsarbeit:
%
\CodePreamble{}%
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
M_\mathrm{EM} = \frac{M_\mathrm{Rad}}{i_g \cdot i_A} - M_\mathrm{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq M_\mathrm{VM}\leq M_\mathrm{VM_{max}} \\
M_\mathrm{EM_{min}}\leq M_\mathrm{EM}\leq M_\mathrm{EM_{max}}
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}
\end{Trunk*}
%
Augenscheinlich ist dabei sehr viel Handarbeit notwendig. Allerdings lässt sich
dies relativ gut vereinfachen. Zu diesem Zwecke wird für das Setzen von Indizes
bei Formelzeichen der Befehl \Macro{ind}[\PParameter{\dots}] definiert. Danach
können~-- wenn dies für nötig und sinnvoll erachtet wird~-- noch zusätzliche
Befehle für häufig verwendete Ausdrücke definiert werden. Als Beispiel wird das
schon eben genutzte Drehmoment \ensuremath{M} verwendet. Hierfür wäre folgende
Definition möglich:%
\footnote{%
Dabei sorgt \Macro*{kern.03em} für das Einfügen eins kleinen Abstandes
zwischen kursiver Variable und dem aufrechten Index. Abhängig von der
verwendeten Schriftart sollte dieser Abstand leicht angepasst werden.
}
%
\CodeHook{\let\newcommand\renewcommand}
\begin{Trunk*}
\newcommand*{\ind}[1]{\ensuremath{\kern.03em_\mathrm{#1}}}
\newcommand*{\M}[1]{\ensuremath{M\ind{#1}}}
\end{Trunk*}
\CodePreamble{}
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
\M{EM} = \frac{\M{Rad}}{i_g \cdot i_A} - \M{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq \M{VM}\leq \M{VM_{max}} \\
\M{EM_{min}}\leq \M{EM}\leq \M{EM_{max}}
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}
\end{Trunk*}
%
Ein gewünschter Nebeneffekt der vorhergehenden Definition ist, dass dieser
Befehl aufgrund der Verwendung von \Macro{ensuremath}[\PParameter{\dots}] nun
auch im Fließtext verwenden werden kann. Beispielsweise lässt sich im Textteil
das induzierten Moment einer Verbrennungskraftmaschine~\M{VM_{ind}} angeben
(\Macro{M}[\PParameter{VM\_\PParameter{ind}}]).
Für noch mehr Bequemlichkeit bei der Nutzung kann eine Lösung gefunden werden,
mit welcher~-- im Gegensatz zur Standardbefehlsdefinition in \hologo{LaTeXe}~--
\textbf{nach} dem obligatorischen noch ein optionales Argument für einen
zusätzlichen Subindex angegeben werden kann, um damit der natürlichen
Schreibweise zu entsprechen. Es wird der Befehl \Macro{M} so definiert, das
dieser entweder mit \Macro{M}[\Parameter{Index}] oder in der Variante
\Macro{M}[\Parameter{Index}\OParameter{Indexindex}] mit nachgelagertem
optionalen Argument genutzt werden kann.
%
\CodeHook{\let\newcommand\renewcommand}
\begin{Trunk*}
\makeatletter
\renewcommand*{\M}[1]{\@ifnextchar[{\o@M{#1}}{\n@M{#1}}}
\newcommand*{\n@M}{}
\newcommand*{\o@M}{}
\def\n@M#1{\ensuremath{M\ind{#1}}}
\def\o@M#1[#2]{\ensuremath{M\ind{#1_{#2}}}}
\makeatother
\end{Trunk*}
%
Somit vereinfacht sich das zu Beginn vorgestellte Beispiel recht deutlich:
%
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
\M{EM} = \frac{\M{Rad}}{i_g \cdot i_A} - \M{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq \M{VM}\leq \M{VM}[max] \\
\M{EM}[min]\leq \M{EM}\leq \M{EM}[max]
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}
\end{Trunk*}
%
Das Definieren von \Macro{M}[\Parameter{Index}\OParameter{Indexindex}] mit
angehängtem optionalen Argument ist ehrlich gesagt nur ein wenig Spielerei und
soll zeigen, wie dies prinzipiell mit \hologo{LaTeXe}"=Mitteln funktioniert.
Das Paket \Package{xparse} könnte alternativ zum hier vorgestellten Vorgehen
für die Befehlsdeklaration des optionalen \textbf{nach} dem obligatorischen
Argument genutzt werden. Damit würde die Befehlsdeklaration für \Macro{M}
folgendermaßen lauten:
\begin{Hint}
\NewDocumentCommand \M { m o } {%
\ensuremath{M\ind{#1\IfValueT{#2}{_{#2}}}}%
}
\end{Hint}
%
\FinishTutorial
\ListOfToDo
\end{document}
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