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LaTeX 公式语法

1 基础语法

LaTeX公式通常使用一对$包裹行内公式,使用一对$$包裹行间公式。例如,$a^2+b^2=c^2$会显示为\(a^2+b^2=c^2\)。

1.1 上标^

使用符号^,后面接上标。

a^x
\[ a^x \]

1.2 下标_

使用符号_,后面接下标。

x_1, x_2, x_3, \cdots, x_n
\[ x_1, x_2, x_3, \cdots, x_n \]

1.3 花括号{}

花括号用来表明里面的内容为一个整体。

例如,如果上标是一个比较长的表达式,可以使用花括号{}表示整体。a^x+1只会将\(x\)作为上标,而a^{x+1}会将\(x+1\)整体作为上标:

a^x+1
\[ a^x+1 \]
a^{x+1}
\[ a^{x+1} \]

如果需要显示花括号本身,应写成\{和\}。

1.4 分式

1.4.1 \frac

\frac{分子}{分母}

f(x)=\frac{e^x+e^{-x}}{2}
\[ f(x)=\frac{e^x+e^{-x}}{2} \]

1.4.2 \dfrac

在行内公式中使用正常大小的分式。

\dfrac{分子}{分母}

f(x)=\dfrac{e^x+e^{-x}}{2}
\[ f(x)=\dfrac{e^x+e^{-x}}{2} \]

\dfrac与\frac对比

当\frac作为行内公式使用时会自动缩小,例如\(f(x)=\frac{e^x+e^{-x}}{2}\)。此时,如果想要得到不缩小的效果,可以使用\dfrac进行放大,效果为\(f(x)=\dfrac{e^x+e^{-x}}{2}\)。

1.4.3 \tfrac

与\dfrac的功能刚好相反,使用缩小版的分式。

\tfrac{分子}{分母}

f(x)=\tfrac{e^x+e^{-x}}{2}
\[ f(x)=\tfrac{e^x+e^{-x}}{2} \]

1.5 根式\sqrt

\sqrt[根指数]{根号下式子}

省略根指数时表示平方根。

\sqrt{x}
\[ \sqrt{x} \]
\sqrt[3]{x}
\[ \sqrt[3]{x} \]

1.6 括号

普通括号可以直接输入。当括号内的公式较高时,使用\left和\right可以让括号自动调整大小。

(\frac{a}{b})^2
\[ (\frac{a}{b})^2 \]
\left(\frac{a}{b}\right)^2
\[ \left(\frac{a}{b}\right)^2 \]

常用括号的写法如下:

类型 LaTeX 效果
圆括号 \left( x \right) \(\left( x \right)\)
方括号 \left[ x \right] \(\left[ x \right]\)
花括号 \left\{ x \right\} \(\left\{ x \right\}\)
绝对值 \left\lvert x \right\rvert \(\left\lvert x \right\rvert\)
范数 \left\lVert x \right\rVert \(\left\lVert x \right\rVert\)

1.7 常用函数与运算符

函数名应使用对应的LaTeX指令,而不是直接输入斜体字母。例如正弦函数使用\sin,极限使用\lim。

类型 LaTeX 效果
三角函数 \sin x, \cos x, \tan x \(\sin x, \cos x, \tan x\)
对数 \log_a x, \ln x \(\log_a x, \ln x\)
极限 \lim_{x \to 0} f(x) \(\lim_{x \to 0} f(x)\)
求和 \sum_{i=1}^{n} x_i \(\sum_{i=1}^{n} x_i\)
连乘 \prod_{i=1}^{n} x_i \(\prod_{i=1}^{n} x_i\)
积分 \int_a^b f(x)\,\mathrm{d}x \(\int_a^b f(x)\,\mathrm{d}x\)
偏导 \frac{\partial f}{\partial x} \(\frac{\partial f}{\partial x}\)

其中,\,用于增加少量空格。LaTeX会忽略公式代码中的普通空格,需要手动控制间距时可以使用\,、\quad和\qquad等指令。

1.8 关系符号与箭头

LaTeX 效果 LaTeX 效果
\neq \(\neq\) \approx \(\approx\)
\leq \(\leq\) \geq \(\geq\)
\in \(\in\) \notin \(\notin\)
\subset \(\subset\) \subseteq \(\subseteq\)
\cup \(\cup\) \cap \(\cap\)
\to \(\to\) \Rightarrow \(\Rightarrow\)
\leftrightarrow \(\leftrightarrow\) \Leftrightarrow \(\Leftrightarrow\)
\infty \(\infty\) \pm \(\pm\)

1.9 多行公式

1.9.1 分段函数

使用cases环境编写分段函数,&用于对齐,\\表示换行。

f(x)=
\begin{cases}
  x,  & x \geq 0 \\
  -x, & x < 0
\end{cases}
\[ f(x)= \begin{cases} x, & x \geq 0 \\ -x, & x < 0 \end{cases} \]

1.9.2 公式对齐

使用aligned环境可以让多行公式按照&所在的位置对齐。

\begin{aligned}
(a+b)^2
  &= (a+b)(a+b) \\
  &= a^2+2ab+b^2
\end{aligned}
\[ \begin{aligned} (a+b)^2 &= (a+b)(a+b) \\ &= a^2+2ab+b^2 \end{aligned} \]

1.10 矩阵

矩阵的不同括号形式分别使用matrix、pmatrix、bmatrix等环境。

A=
\begin{bmatrix}
  a & b \\
  c & d
\end{bmatrix}
\[ A= \begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix} \]

2 希腊字母2

希腊字母使用对应英文名称的指令输入。部分大写字母与英文字母外形相同,直接输入对应的大写英文字母即可。

名称 小写 效果 大写 效果
Alpha \alpha \(\alpha\) A \(A\)
Beta \beta \(\beta\) B \(B\)
Gamma \gamma \(\gamma\) \Gamma \(\Gamma\)
Delta \delta \(\delta\) \Delta \(\Delta\)
Epsilon \epsilon、\varepsilon \(\epsilon\)、\(\varepsilon\) E \(E\)
Zeta \zeta \(\zeta\) Z \(Z\)
Eta \eta \(\eta\) H \(H\)
Theta \theta、\vartheta \(\theta\)、\(\vartheta\) \Theta \(\Theta\)
Iota \iota \(\iota\) I \(I\)
Kappa \kappa \(\kappa\) K \(K\)
Lambda \lambda \(\lambda\) \Lambda \(\Lambda\)
Mu \mu \(\mu\) M \(M\)
Nu \nu \(\nu\) N \(N\)
Xi \xi \(\xi\) \Xi \(\Xi\)
Omicron o \(o\) O \(O\)
Pi \pi、\varpi \(\pi\)、\(\varpi\) \Pi \(\Pi\)
Rho \rho、\varrho \(\rho\)、\(\varrho\) P \(P\)
Sigma \sigma、\varsigma \(\sigma\)、\(\varsigma\) \Sigma \(\Sigma\)
Tau \tau \(\tau\) T \(T\)
Upsilon \upsilon \(\upsilon\) \Upsilon \(\Upsilon\)
Phi \phi、\varphi \(\phi\)、\(\varphi\) \Phi \(\Phi\)
Chi \chi \(\chi\) X \(X\)
Psi \psi \(\psi\) \Psi \(\Psi\)
Omega \omega \(\omega\) \Omega \(\Omega\)

3 各种字体3

LaTeX可以通过字体指令区分变量、集合、向量等不同含义。字体指令后面的内容需要使用花括号包裹。

字体 LaTeX 效果 常见用途
罗马体 \mathrm{ABCabc123} \(\mathrm{ABCabc123}\) 单位、常量、微分符号
粗体 \mathbf{ABCabc123} \(\mathbf{ABCabc123}\) 向量、矩阵
意大利体 \mathit{ABCabc123} \(\mathit{ABCabc123}\) 强调变量
无衬线体 \mathsf{ABCabc123} \(\mathsf{ABCabc123}\) 特殊标记
打字机体 \mathtt{ABCabc123} \(\mathtt{ABCabc123}\) 代码、算法标记
花体 \mathcal{ABC} \(\mathcal{ABC}\) 集合、空间
黑板粗体 \mathbb{ABC} \(\mathbb{ABC}\) 数集
哥特体 \mathfrak{ABCabc} \(\mathfrak{ABCabc}\) 代数结构

Note

\mathcal和\mathbb等指令通常只对拉丁字母有效。常用数集可以写成\mathbb{N}、\mathbb{Z}、\mathbb{Q}、\mathbb{R}和\mathbb{C}。

4 修饰符

LaTeX 效果 LaTeX 效果
\hat{x} \(\hat{x}\) \widehat{xyz} \(\widehat{xyz}\)
\bar{x} \(\bar{x}\) \overline{xyz} \(\overline{xyz}\)
\vec{x} \(\vec{x}\) \overrightarrow{AB} \(\overrightarrow{AB}\)
\dot{x} \(\dot{x}\) \ddot{x} \(\ddot{x}\)
\tilde{x} \(\tilde{x}\) \widetilde{xyz} \(\widetilde{xyz}\)
\overbrace{a+b}^{n} \(\overbrace{a+b}^{n}\) \underbrace{a+b}_{n} \(\underbrace{a+b}_{n}\)

5 参考资料 1 2 3