LaTeX简易教程 | 03 一篇文章讲通LaTeX公式与特殊字母

时间:2022-12-27 21:58:55


导读



LaTeX是我们科研过程中,非常重要的编写论文的工具。掌握LaTeX的基本用法,是科研人员必备的技能。


学LaTeX的过程中,遇到很多坑,总结一下,写一份简易教程,方便大家入门LaTeX并能够方便使用LaTeX编写论文。


本篇文章我们一起来了解LaTeX中公式的写法,包括单行和多行公式,公式中常用的基础用法、常用的运算符、希腊字母以及花体字母


如果你还没有配置好LaTeX环境,那就先阅读下面的文章吧!



LaTeX简易教程 | 03 一篇文章讲通LaTeX公式与特殊字母

​LaTeX简易教程 | 01 LaTeX介绍与软件安装​


如果你不知道如何下载模板,对模板结构不清晰,可以阅读下面的文章,我们以IEEE trans 的模板为例讲解LaTeX的模板下载和结构详解。



LaTeX简易教程 | 03 一篇文章讲通LaTeX公式与特殊字母

​LaTeX简易教程 | 02 LaTeX模板下载与结构详解​


在讲后面的内容之前我们先将模板最简化,只保留一些重要的东西:


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这是它的输出结果:


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这样的目的是为了能让大家更好地了解后面每一节内容的效果。大家自己在使用过程中非必要不要删除。


接下来让我们一起走进今天的文章吧!


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1

LaTeX公式总述



1、LaTeX公式包


LaTeX的所有包文件都要写在\ documentclass命令之后和\begin{document}之前。


在本文中,我们会用到的包文件有:


\usepackage{amsmath} %% "帽子"
\usepackage{amssymb} %% 空心花体
\usepackage{mathrsfs} %% Ralph Smith正式花体(rsfs)
\usepackage[mathscr]{euscript} %% Euler 花体


2、行内公式的写法


行内公式是在行内,与文本共处一行。


行内公示要写在$$这两个符号之间,例如我们想写1+1=2,那我们可以这样写:


\section{formula} %% 公式示例
\subsection{An overview of formula}
$1+1=2$


渲染后的结果如下:


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如果不加这两个符号,我们可以对比一下,上面是写在$$中间的公式,下面是直接写的公式。:


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例如我们写一段话:


\section{formula} %% 公式示例
\subsection{An overview of formula}
Ha ha ha ha $1+1=2$ ha ha ha


执行结果如下:


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我们要注意:$$ 与前后文要有空格


3、行间公式的写法


最简单的行间公式就是使用两个$$。例如:


\section{formula} %% 公式示例
\subsection{An overview of formula}
$$1+1=2$$




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我们在论文中,看到很多行间公式,在后面是带有序号的,例如:


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这就需要用到 equation 了:


\section{formula} %% 公式示例
\subsection{An overview of formula}

$$ 1+1=2$$

\begin{equation}
1 + 1 = 2
\end{equation}


执行结果如下:


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下面这种方法是论文中最常用的方法,因为这种方法的公式有编号,在论文中如果需要引用算法,读者看起来会更加方便。


大家应该注意到,我们在公式中,加空格和不加空格是一样的。如果我们确实需要空格呢?我们就需要用 \+空格 表示空格,示例如下:


\section{formula} %% 公式示例
\subsection{An overview of formula}

\begin{equation}
1 \ +\ 1 \ = \ 2
\end{equation}

\begin{equation}
1 + 1 = 2
\end{equation}


执行结果如下:


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2

常用基础用法



1、\ 的作用


上面的很多例子中,我们都用到了\,我们给它起个名字:转义符前导符。从这个字符开始到第一个空格结束表示一个完整的转义符


简单来说就是\加上一个英文字符串(一般都是单词或词组)或者空格来表示某个功能或者某个符号


例如:


\section{} 表示一级标题
\begin{} \end{} 表示一个模块的起始位置和结束位置
\alpha 表示希腊字母α
\in 表示集合中的属于符号∈


2、大括号的作用


大括号表示某些东西是一个整体的,把这一个整体的东西放在大括号里面,例如:


\section{一级标题} 大括号中的所有内容都是一级标题这个整体的


后面讲角标我们还会对大括号进行说明。


那如果我们想要渲染的时候显示大括号怎么办呢?就需要我们和前面的\结合使用啦,例如:


\section{formula} %% 公式示例
\subsection{An overview of formula}
\{Ha ha ha\} is very interesting.


执行结果如下:


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3、角标


我们在公式中经常用到角标,包括上角标和下角标。


1、上角标


我们使用^表示上角标。例如我们想表示 


$a^2$


想表示 


$a^{12}$


如果我们想表示 


$a'$


$a^\prime$


注意,下面两种写法是错误的:


$a^'$


$a\prime$


2、下角标


我们使用_表示下角标。例如我们想表示 


$a_2$


想表示 


$a_{12}$


如果我们想实现既有上角标,又有下角标,就可以这样写:


$a^5_{12}$


$a_{12}^5$


上面这两种方式都可以,执行结果如下:


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一般来说都是先下后上。


4、分数的写法


我们常常会使用分数,需要用到如下语句:


$\frac{}{}$


前一个大括号里面的是分子,后一个大括号里面的是分母,例如:


$\frac{a^5b^3}{12}$


输出如下:


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5、各种“帽子”的写法


我们会用到各种各样的“帽”。大体可以分为如下三组:


\hat{A}
\widehat{A}
\tilde{A}
\widetilde{A}


\overline{A}
\underline{A}
\overleftarrow{A}
\overrightarrow{A}
\overbrace{A}
\underbrace{A}


\overset{a}{b}
\underset{a}{b}


他们对应的样式分别为:


第一组的四个为: 


第二组的六个为: ,,,,,


第三组的两个为:,


第三组我们要特别强调一下,在LaTeX中,要想使用第三组,需要引入一个包


\usepackage{amsmath}


这条语句写在\documentclass下面,\begin{document}上面。即:


\documentclass[journal]{IEEEtran}


\usepackage{amsmath}


\begin{document}


第三组的第一个使用频率比较高,常用于等号或水平箭头上面有内容的时候,例如:判断a和b是否相等,可以使用 


3

常用运算符



1、算术运算符


算术运算符主要就是四则运算符和根式。


1、四则运算一般写法


如果我们直接使用键盘上的+-*/,例如我们的公式是:


$1+2-3*4/5$


得到的就是:


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2、四则运算特殊写法


除此之外,我们还有点乘  ,叉乘  ,除法  ,正负  和负正  ,对应的写法是:


$\cdot$  
$\times$
$\div$
$\pm$
$\mp$


使用TeX Studio是有提示的:


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3、根式


根式主要有两种常用方法,一种是开平方  ,一种是开n次方 


$\sqrt{n}$
$\sqrt[n]{m}$


2、关系运算符


常用的关系运算符可以分为三组:


【1】等于系列
等于、不等于、恒等于
【2】大于系列
大于、大于等于(两种写法)
【3】小于系列
小于、小于等于(两种写法)


这三组分别对应 


$=$, 
$\ne$ 或 $\neq$,
$\equiv$,


$>$,
$\ge$ 或 $\geq$,
$\geqslant$,


$<$,
$\le$ 或 $\leq$,
$\leqslant$


3、逻辑运算符


逻辑运算组最常用的有两组:


【1】任意与存在
【2】与或非


即:  。它们的表示方法如下:


$\forall$, 
$\exists$


$\land$,
$\lor$,
$\lnot$


4、连乘与连加


我们直接举例子来说明连乘与连加。


例如我们要实现1到100的和和1到10的乘积:


\section{formula} %% 公式示例
\subsection{An overview of formula}

\begin{equation}
a = \sum_{i=1}^{100} i
\end{equation}


\begin{equation}
b = \prod_{i=1}^{10}i
\end{equation}


结果如下:


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4

希腊字母与花体字母



1、希腊字母


希腊字母的写法,就是“\+字母对应英文”,


(1)有些希腊字母是分大小写的,如果是大写,那字母对应英文首字母大写,如果是小写,那字母对应英文首字母小写;


(2)剩下的希腊字母的大写就是英文字母,直接使用英文字母


我们将所有的希腊字母的一般写法总结到表格中:


字母名称

大写

LaTeX

小写

LaTeX

alpha

A

A


\alpha

beta

B

B


\beta

gamma


\Gamma


\gamma

delta


\Delta


\delta

epsilon

E

E


\epsilon





\varepsilon

zeta

Z

Z


\zeta

eta

E

E


\eta

theta


\Theta


\theta

iota

I

I


\iota

kappa

K

K


\kappa

lambda


\Lambda


\lambda

Mu

M

M


\mu

nu

N

N


\nu

xi


\Xi


\xi

omicron

O

O


\omicron

pi


\Pi


\pi

rho

P

P


\rho

sigma


\Sigma


\sigma

tau

T

T


\tau

upsilon


\Upsilon


\upsilon

phi


\Phi


\phi





\varphi

chi

X

X


\chi

psi


\Psi


\psi


2、花体字母


在一些情况下,我们需要使用特殊样式的字母(特别是理工科),即花体字母,我们常用的花体有如下四种:


空心
Latex 花体(Script)(标准的Latex“书法”字体)
Euler 花体
Ralph Smith正式花体(rsfs)


1、空心


大写空心字母如下: 



空心字母需要用到如下包:


\usepackage{amssymb}


空心字母写法如下,大括号中就是要写成空心的字母,如果有多个连续空心,就写多个:


$\mathbb{A}$
$\mathbb{AB}$


2、Latex 花体(Script)


大写Latex 花体(Script)字母如下: 



Latex 花体(Script)是标准的Latex“书法”字体,无需额外的宏包。


Latex 花体(Script)写法如下,大括号中就是要写成Latex 花体(Script)的字母,如果有多个连续Latex 花体(Script),就写多个:


$\mathcal{A}$
$\mathcal{AB}$


3、Euler 花体


大写Euler 花体字母如下: 


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Euler 花体字母需要用到如下包:


\usepackage[mathscr]{euscript}


Euler 花体字母写法如下,大括号中就是要写成Euler 花体的字母,如果有多个连续Euler 花体,就写多个:


$\mathscr{A}$
$\mathscr{AB}$


4、Ralph Smith正式花体(rsfs)


大写Ralph Smith正式花体(rsfs)字母如下: 



Ralph Smith正式花体(rsfs)字母需要用到如下包:


\usepackage{mathrsfs}


Ralph Smith正式花体(rsfs)写法如下,大括号中就是要写成Ralph Smith正式花体(rsfs)的字母,如果有多个连续Ralph Smith正式花体(rsfs),就写多个:


$\mathscr{A}$
$\mathscr{AB}$


注意大家会发现,Euler 花体与Ralph Smith正式花体写法一样,只是引用的包不同。大家掌握如下几条:


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1、后来者居上:谁的包写在后面,LaTeX就按照谁的格式来。


2、Euler 花体不常用:正式论文中,很少使用Euler 花体,一般都使用另外三个:


(1)空心花体多用于各种域(数域、密码学中的各种有限域等)。


(2)Latex 花体多用于各种理工科符号,密码学人对这个应该感触颇深,如 


(3)Ralph Smith正式花体常用于各种变换,如拉氏变换。

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5

在线公式编辑器



上面只是简单的介绍,把最常用的讲解给大家,但是这些事讲解不完的,而且对于我们入门来说,马上把所有的都掌握并不现实,反正不需要背住,刚开始的时候,我们完全可以使用辅助!


我们可以找到很多免费的在线公式编辑器。想要什么效果,直接点击,他就会帮我们自动写出。


这里给大家推荐一个免费的:


https://www.latexlive.com/


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举个例子:


例如我们选择一个复杂公式:


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那它就会自动生成:


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然后我们再根据自己的需求改动就可以啦!


6

下节更精彩



这一节我们学习了LaTeX的一些非常重要的基础用法,大家不用担心那么多掌握不了,我们只需要掌握最基本的方法,然后剩下的使用公式编辑器辅助我们完成就好啦,只要写的多了,慢慢的一些常用的大家就自然掌握啦!


下一节,我们将继续深入文章,讲解LaTeX中的图片,包括需要引入的包文件,单图、多图、浮动图片,以及最常用的图片格式及其生成方法


7

福利



学不是目的,学会才是!


花里胡哨讲了很多,就问你,学废了没?






公式如下:


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