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diff --git a/Master/texmf-dist/doc/generic/voss-de/InlineMath/InlineMath.tex b/Master/texmf-dist/doc/generic/voss-de/InlineMath/InlineMath.tex new file mode 100644 index 00000000000..08310cc29b9 --- /dev/null +++ b/Master/texmf-dist/doc/generic/voss-de/InlineMath/InlineMath.tex @@ -0,0 +1,246 @@ +\title{Mathematik im Inline Modus}%% +\author{Carole Siegfried und Herbert Voß} +\address{Herbert}{Voß}{Wasgenstr. 21\\14129 Berlin\\\url{voss@perce.de}} +\address{Carole}{Siegfried}{Josefstraße 32\\Ch-8005 Zürich\\\url{c.siegfried@gmx.ch}} +\maketitle + +\begin{abstract} +\TeX{} lebt bekanntermaßen mit dem Vorurteil, dass es primär für Veröffentlichungen im +technisch-naturwissenschaftlichen Bereich entwickelt wurde. Dies ist heutzutage +schon lange kein Argument mehr, wenn man uach eindeutig feststellen muss, dass es +gerade der Mathematiksatz ist, der \TeX{} von anderen Programmen vorteilhaft unterscheidet. +Der gesamte Bereich des Mathematiksatzes füllt ganze Bücher und Skripte (\cite{graetzer00,mathmode}), +sodass hier aus Platzgründen nur der sogenannte Inline Modus behandelt werden soll. +\end{abstract} + + +\section{Einführung} +Der Inline-Modus, das Schreiben mathematischer Ausdrücke innerhalb einer Zeile, ist +verständlicherweise in seinen Möglichkeiten gegenüber dem sogenannten abgesetzten +Modus, stark eingeschränkt. Dies liegt vorrangig am Layout, denn dieses wird massiv +beeinflusst, wenn die mathematischen Ausdrücke innerhalb der normalen Zeile +erscheinen, wie dieses einfache Integral: $f(x)=\int_{a}^{b}\frac{\sin x}{x}\,dx$ +Prinzipiell gibt es keinerlei Einschränkungen +hinsichtlich der Benutzung, es ist jedoch evident, dass diese mitten in der Zeile erscheinende Matrix +$\underline{A}=\left[\begin{array}{ccc} +a & b & c\\ +d & e & f\\ +g & h & i\end{array}\right]$ sicherlich optisch gesehen nicht "`das Gelde vom Ei ist"'. +Wenn es sich absolut nicht vermeiden lässt, sollte man auf +die \verb|\smallmatrix|-Umgebung des \Package{amsmath}-Pakets zurückgreifen: +$\underline{A}=\left[\begin{smallmatrix}% +a & b & c\cr +d & e & f\cr +g & h & i\end{smallmatrix}\right]$. + +Für den Inline-Modus existieren drei mehr oder weniger identische Makros, wovon die +\verb+$...$+-Umgebung sicherlich die am häufigsten angewendete ist. + +\begin{center} +\(\sum_{i=1}^{n}i=\frac{1}{2}n\cdot(n+1)\) \quad +% +$\sum_{i=1}^{n}i=\frac{1}{2}n\cdot(n+1)$ \quad +% +\begin{math} + \sum_{i=1}^{n}i=\frac{1}{2}n\cdot(n+1) +\end{math} +\end{center} + +\medskip +\begin{lstlisting} +\(\sum_{i=1}^{n}i=\frac{1}{2}n\cdot(n+1)\) \quad +$\sum_{i=1}^{n}i=\frac{1}{2}n\cdot(n+1)$ \quad +\begin{math} + \sum_{i=1}^{n}i=\frac{1}{2}n\cdot(n+1) +\end{math} +\end{lstlisting} + + +Die wichtigsten Merkmale und Definition in \Package{latex.ltx} sind im folgenden kurz zusammengestellt. +\begin{enumerate} +\item \CMD{( \ldots }\CMD{)}, nicht robust. +\begin{verbatim} +\def\({\relax\ifmmode\@badmath\else$\fi} +\def\){\relax\ifmmode\ifinner$\else\@badmath\fi\else \@badmath\fi} +\end{verbatim} + +\item \CMD{small \$ \ldots \$}, robuste Umgebung, für Überschriften und Fußnoten geeignet, wird + in Verbatim-Umgebungen jedoch nicht als Operator interpretiert. +\item \CMD{begin\{math\}} ... \CMD{end\{math\}}, entspricht der ersten Kombination und kann in +\Environment{alltt}-Umgebungen angewendet werden. +\begin{verbatim} +\let\math=\( +\let\endmath=\) +\end{verbatim} + +\end{enumerate} + + +Grundsätzlich ist \verb+$...$+ die beste Wahl, man kann jedoch ohne weiteres auf eine der anderen beiden +zurückgreifen, wenn man aus welchen Gründen auch immer, diese bevorzugt. + +\subsection{Limits} +Im Inline-Modus sind die Grenzen per Definition nur im Super-/Subscript Modus und Brüche immer im +sogenannten mathematischen \verb+scriptstyle+-Stil, beispielsweise: $\int_{1}^{\infty}\frac{1}{x^2}\,dx=1$, was als +akzeptabel erscheint. Ndererseits sieht es einfach schöner aus, wenn die Grenzen in der üblichen +Notation geschrieben werden. Dies ist mit dem Schalter \verb+\limits+ möglich, der allerdings einem +Operator folgen muss, wie in dem folgenden Beispielen zu sehen ist $\int\limits_{1}^{\infty}\frac{1}{x^2}\,dx=1$. +Auch hier hat man sofort wieder das Problem des Zeilenabstandes. Der Vollständigkeitshalber sei erwähnt, dass +das Gegenstück zu \verb+\limits+ \verb+\nolimits+ ist. + +\subsection{\CMD{fraction} Makro} + +Wie bereits erwähnt wurde, werden all e Brüche im "`scriptstyle"'-Stil erstellt, was weiterhin einen +moderaten Zeilenabstand zur Folge hat $y=\frac{a}{b+1}$, aber dennoch problematisch ist, wenn die +Formel etwas hervorheben soll, denn dann ist sie schlicht zu klein. Es gibt prinzipiell zwei +verschiedene Möglichkeiten, um dies zu ändern. + +\begin{enumerate} +\item es wird der abgesetzte mathematische Modus gewählt, was bei größeren Gleichungen + immer zu empfehlen ist; +\item der Schriftstil wird auf \verb+displaystyle+ gesetzt, welcher dafür sorgt, dass +der Bruch $y={\displaystyle\frac{a}{b+1}}$ in der für den abgesetzten Modus standardmäßigen +Größe gesetzt wird, was allerdings automatisch zu einem ungünstigen Zeilenabstand führt. + +\begin{tabular}{ll} +$y=\frac{a}{b+1}={\displaystyle\frac{a}{b+1}}$ & \verb|$y=\frac{a}{b+1}={\displaystyle\frac{a}{b+1}}$| +\end{tabular} +\end{enumerate} + + +\subsection{Mathematik Ausdrücke in Überschriften wie $f(x)=\prod_{i=1}^{n}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} + +Alle Makros die als Teil eines Titels erscheinen, müssen robust sein, dürfen +also beim "`Wandern"' vom Titel in das Inhaltsverzeichnis (\texttt{*.toc}) nicht vorzeitig +zerbrechen (expandieren). Solange kein Eintrag in die \verb+toc+-Datei erfolgt, kann +jede der drei Varianten für den Inline Modus verwendet werden, andernfalls schreibe man +wie üblich \verb+\protect\(+ und \verb+\protect\)+ oder benutzt gleich die \verb+$...$+-Kombination. +Der gesamte mathematische Ausdruck erscheint allerdings nicht in der für Überschriften +üblichen Fettschrift. In \cite{mathmode} findet man ein Beispiel, wie dies dennoch +zu erreichen ist. + +Ein weiteres Problem mit mathematischen Textpassagen in Überschriften entsteht bei +Verwendung des Paketes \verb+hyperref+ und entsprechender Anwendung von \verb+pdflatex+. +Für das Erstellen der Bookmarks ist der mathematische Teil für \verb+hyperref+ +zu entfernen. Dafür stellt dieses Paket das Makro \CMD{texorpdfstring} mit folgender +Syntax zur Verfügung: + +\begin{verbatim} +\texorpdfstring{<TeX-Ausdruck>}{<hyperref-Ausdruck>} +\end{verbatim} + +Das folgende Beispiel in einer Überschrift verwendet führt dazu, dass anstelle +des Integrals das zweite Argument für die Bookmarkerstellung benutzt wird. + +\begin{tabular}{ll} +\texorpdfstring{$\int f(x)\,dx$}{Integral function} & \verb+\texorpdfstring{$\int f(x)\,dx$}{Integral function}+ +\end{tabular} + + +\subsection{Boxen} +Mit den allseits bekannten \verb|\fbox|, \verb+\colorbox+ und \verb+\fcolorbox+lässt faktisch jede Mathematik einrahmen: + + +\begin{center} +Text \fbox{$f(x)=\prod_{i=1}^{n}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} Text\\[10pt] +Text \colorbox{yellow}{$f(x)=\prod_{i=1}^{n}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} Text\\[10pt] +Text \fcolorbox{red}{yellow}{$f(x)=\prod_{i=1}^{n}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} Text +\end{center} + +\begin{lstlisting} +Text \fbox{$f(x)=\prod_{i=1}^{n}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} Text\\[10pt] +Text \colorbox{yellow}{$f(x)=\prod_{i=1}^{n}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} Text\\[10pt] +Text \fcolorbox{red}{yellow}{$f(x)=\prod_{i=1}^{n}\left(i-\frac{1}{2i}\right)$} Text +\end{lstlisting} + +\medskip +Parameter sind hier \verb|\fboxsep| und \verb|\fboxrule|, mit ihren in \verb|latex.ltx| +festgelegten Werten: +\begin{verbatim} +\fboxsep = 3pt +\fboxrule = .4pt +\end{verbatim} + + +\subsection{Zeilenumbruch} + +\LaTeX{} umbricht innerhalb von mathematischen Ausdrücken Zeilen nur dann wenn ein Relationssymbol ($=, <, >, \ldots$) +oder ein Binäroperator ($+,-, \ldots$) erscheint und dieser zudem in der äußersten Ebene erscheint, also nicht +durch Einklammerung gruppiert wird. \verb|$a+b+c$| kann somit umbrochen werden, \verb|${a+b+c}$| dagegen nicht. +Eine weitere Hilfe kann die letzte Variante sein, indem man einfach den längereb mathematischen Ausdruck in +mehrere Teilsequenzen \verb+$...$ $...$ $...$+ aufteilt. + +\begin{itemize} +\item Ohne besondere Gruppierung: $f(x)=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+a_{n-2}x^{n-2}+\ldots + +a_ix^i +a_2x^2 +a_1x^1 +a_0$ +%\verb|$f(x)=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+a_{n-2}x^{n-2}+\ldots+a_ix^i +a_2x^2 +a_1x^1 +a_0$| +\item Innerhalb einer Gruppe \{...\}: +${f(x)=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+a_{n-2}x^{n-2}+\ldots + +a_ix^i +a_2x^2 +a_1x^1 +a_0}$ +%\verb|${f(x)=a_nx^n+a_{n-1}x^{n-1}+a_{n-2}x^{n-2}+\ldots+a_ix^i +a_2x^2 +a_1x^1 +a_0}$| +\item Ohne ein entsprechendes Symbol: \hspace{2.75cm} +$f(x)=a_n\left(a_{n-1}\left(a_{n-2}\left(\ldots\right)\ldots\right)\ldots\right)$ +%\verb/$f(x)=a_n\left(a_{n-1}\left(a_{n-2}\left(\ldots\right)\ldots\right)\ldots\right)$/ +\item Mehrere Sequenzen: \hspace{4.5cm} +$f(x)=a_n\left(a_{n-1}\left(a_{n-2}\left(\ldots\right)\right.\right.$ $\left.\left.\ldots\right)\ldots\right)$ +%\verb+$f(x)=a_n\left(a_{n-1}\left(a_{n-2}\left(\ldots\right)\right.\right.$ $\left.\left.\ldots\right)\ldots\right)$+ +\end{itemize} + + + + + +\subsection{Horizontaler Zwischenraum} +\LaTeX{} definiert die Länge \verb|\mathsurround| mit einem Standardwert von \verb|0pt|. +Diese Länge wird vor und nacj jedem mathematischen Ausdruck im Inline Modus eingefügt. + +\begin{table}[htb] +\centering +\def\arraystretch{1.2} +\begin{tabular}{c} +foo \fbox{$ f(x)=\int_1^{\infty}\frac{1}{x^2}dx=1 $} bar \tabularnewline +foo \rule{20pt}{\ht\strutbox}\fbox{$ f(x)=\int_1^{\infty}\frac{1}{x^2}dx=1 $}\rule{20pt}{\ht\strutbox} bar \tabularnewline +\setlength{\mathsurround}{20pt}foo \fbox{$ f(x)=\int_1^{\infty}\frac{1}{x^2}dx=1 $} bar +\end{tabular}% + +\medskip +\begin{lstlisting} +foo \fbox{$ f(x)=\int_1^{\infty}\frac{1}{x^2}dx=1 $} bar +foo \rule{20pt}{\ht\strutbox}\fbox{$ f(x)=\int_1^{% + \infty}\frac{1}{x^2}dx=1 $}\rule{20pt}{\ht\strutbox} bar +\setlength{\mathsurround}{20pt} +foo \fbox{$ f(x)=\int_1^{\infty}\frac{1}{x^2}dx=1 $} bar +\end{lstlisting} +\abovecaptionskip=0pt +\caption{Bedeutung von \CMD{mathsurround}}\label{tab:whitespace} +\end{table} + + + + +\section{Spezielle Makros} +\subsection{Unterstreichen} +Analog zu einzelnen Textpassagen kann man auch Teile eines mathematischen Ausdrucks +unterstreichen, wobei das Makro \verb+underline+ im mathematischen Modus anzuwenden ist: +$F(x)=\underline{\int f(x)\,dx}$\quad (\verb+$F(x)=\underline{\int f(x)\,dx}$+) + +\subsection{\CMD{everymath}} +Möchte man den eingangs erwähnten Fall, dass beispielsweise Brüche grundsätzlich im +mathematischen Stil \verb+displaystyle+ geschrieben werden, so kann dies mit dem +Makro \verb+\everymath+ leicht erreicht werden. \verb+\everymath{\displaystyle}+ schreibt +an den Anfang eines jeden mathematischen Ausdrucks \verb+\displaystyle+. + +\begingroup +\everymath{\displaystyle} +Der folgende Ausdruck $\frac{1}{\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{2}}{2}$ (\verb+$\frac{1}{\sqrt{2}}=\frac{\sqrt{2}}{2}$+) +erscheint nun ohne weiteres Zutun im \verb+displaystyle+. +\endgroup + + + +{\nocite{*} +\raggedright +\bibliography{InlineMath} +} + + |