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1. 基本操作

文稿(即用于排版的源文件)包括两部分内容:

  • 正文(需要排版输出的内容)
  • 排版控制命令(用于控制版面样式、字体字形等格式)
    • 控制命令是用反斜线引导的字符串

西文排版命令分为两种:

  • 控制字

    • 由反斜线和一个或多个英文字母组成,区分大小写,可用使用任何非英文字母的字符(如空格、括号等)表示控制字的结束。
  • 控制符
    • 由反斜线和一个符号(非英文字母)组成。有一些西文排版命令带有参数,可以省略的参数放在 []中,不可省略的参数放在 {} 中。
    • \命令名[可选参数]{不可省略的参数}
    • 同一个括号内的参数,若有多个,则需要使用 , 隔开。

一般地,当源文件不含汉字时,建议使用 tex做文件的扩展名,当当源文件有汉字时,建议使用 ty 作为扩展名。

示例:

\documentclass[UTF8]{ctexart}

\usepackage{amsmath}  % 数学公式的宏包

\title{你好,world!}
\author{Liam}
\date{\today}
\begin{document}
\maketitle % 这个控制序列能将在导言区中定义的标题、作者、日期 按照预定的格式展现出来。
\tableofcontents % 插入目录
\section{你好中国}
中国在East Asia.
\subsection{Hello Beijing}
北京是capital of China.
\subsubsection{Hello Dongcheng District}
\paragraph{Tian'anmen Square}
is in the center of Beijing
\subparagraph{Chairman Mao}
is in the center of 天安门广场。
\subsection{Hello 山东}
\paragraph{山东大学} is one of the best university in 山东。
\end{document}

1.1 插入数学公式

为了使用 AMS-LaTeX 提供的数学功能,我们需要在导言区加载 amsmath 宏包:

\usepackage{amsmath}

LaTeX 的数学模式有两种:行内模式 (inline) 和行间模式 (display)。前者在正文的行文中,插入数学公式;后者独立排列单独成行,并自动居中。

在行文中,使用 $ ... $ 可以插入行内公式,使用 \[ ... \] 可以插入行间公式,如果需要对行间公式进行编号,则可以使用 equation 环境:

\begin{equation}
...
\end{equation}

行内公式也可以使用 \(...\) 或者 \begin{math} ... \end{math} 来插入,但略显麻烦。

无编号的行间公式也可以使用 \begin{displaymath} ... \end{displaymath} 或者 \begin{equation*} ... \end{equation*} 来插入,但略显麻烦。(equation* 中的 * 表示该环境下不编号)

也有 plainTeX 风格的 $$ ... $$ 来插入不编号的行间公式。但是在 LaTeX 中这样做会改变行文的默认行间距,不推荐。请参考LaTeX 中不带编号的行间公式为什么推荐用 \[ … \] 而不是 $$ … $$?的回答。

其他还有一些数学环境里的「要」和「不要」。
用 $ ... $ 而不用 \( ... \);
用 align 环境而不用 eqnarray 环境;
用 matrix, bmatrix, pmatrix, vmatrix, Vmatrix 等环境而不用 array 环境去实现矩阵;
用 \bigl, \bigr 等命令来处理定界符,而尽可能避免 \left 和 \right。

1.2 上下标

示例代码(请保存后,使用 XeLaTeX 编译,查看效果):

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
Einstein 's $E=mc^2$. \[ E=mc^2. \] \begin{equation}
E=mc^2.
\end{equation} \begin{align}
E=mc^2.
\end{align} \end{document}

在数学模式中,需要表示上标,可以使用 ^ 来实现(下标则是 _)。它默认只作用于之后的一个字符,如果想对连续的几个字符起作用,请将这些字符用花括号 {} 括起来,例如:

\[ z = r\cdot e^{2\pi i}. \]

展示如下:

\[z = r\cdot e^{2\pi i}.
\]

1.3 根式与分式

根式用 \sqrt{·} 来表示,分式用 \frac{·}{·} 来表示(第一个参数为分子,第二个为分母)。

示例代码(请保存后,使用 XeLaTeX 编译,查看效果):

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
$\sqrt{x}$, $\frac{1}{2}$. \[ \sqrt{x}, \] \[ \frac{1}{2}. \]
\end{document}

效果:

\(\sqrt{x}\), \(\frac{1}{2}\),\(\dfrac{1}{2}\)

可以发现,在行间公式和行内公式中,分式的输出效果是有差异的。如果要强制行内模式的分式显示为行间模式的大小,可以使用 \dfrac, 反之可以使用 \tfrac

在行内写分式,你可能会喜欢 xfrac 宏包提供的 \sfrac 命令的效果。

排版繁分式,你应该使用 \cfrac 命令。

1.4 运算符

一些小的运算符,可以在数学模式下直接输入;另一些需要用控制序列生成,如

\[ \pm\; \times \; \div\; \cdot\; \cap\; \cup\;
\geq\; \leq\; \neq\; \approx \; \equiv \]

连加、连乘、极限、积分等大型运算符分别用 \sum, \prod, \lim, \int生成。他们的上下标在行内公式中被压缩,以适应行高。我们可以用 \limits\nolimits 来强制显式地指定是否压缩这些上下标。例如:

$ \sum_{i=1}^n i\quad \prod_{i=1}^n $
$ \sum\limits _{i=1}^n i\quad \prod\limits _{i=1}^n $
\[ \lim_{x\to0}x^2 \quad \int_a^b x^2 dx \]
\[ \lim\nolimits _{x\to0}x^2\quad \int\nolimits_a^b x^2 dx \]

显示如下:

$ \sum_{i=1}^n i\quad \prod_{i=1}^n i\(
\) \sum\limits _{i=1}^n i \quad \prod\limits _{i=1}^n i$

\[\lim_{x\to0}x^2 \quad \int_a^b x^2 dx
\]

\[\lim\nolimits _{x\to0}x^2\quad \int\nolimits_a^b x^2 dx
\]

多重积分可以使用 \iint, \iiint, \iiiint, \idotsint 等命令输入。

\[ \iint\quad \iiint\quad \iiiint\quad \idotsint \]

展示如下:

\[\iint\quad \iiint\quad \iiiint\quad \idotsint
\]

1.5 定界符(括号等)

各种括号用 (), [], \{\}, \langle\rangle 等命令表示;注意花括号通常用来输入命令和环境的参数,所以在数学公式中它们前面要加 \。因为 LaTeX 中 |\| 的应用过于随意,amsmath 宏包推荐用 \lvert\rvert\lVert\rVert 取而代之。

| 的效果展示:

\[\lvert x \rvert$$ 和 $$\lVert x \rVert
\]

为了调整这些分隔符的大小,amsmath 宏包推荐使用 \big, \Big, \bigg, \Bigg 等一系列命令放在上述括号前面调整大小

\[ \Biggl(\biggl(\Bigl(\bigl((x)\bigr)\Bigr)\biggr)\Biggr) \]
\[ \Biggl[\biggl[\Bigl[\bigl[[x]\bigr]\Bigr]\biggr]\Biggr] \]
\[ \Biggl \{\biggl \{\Bigl \{\bigl \{\{x\}\bigr \}\Bigr \}\biggr \}\Biggr\} \]
\[ \Biggl\langle\biggl\langle\Bigl\langle\bigl\langle\langle x
\rangle\bigr\rangle\Bigr\rangle\biggr\rangle\Biggr\rangle \]
\[ \Biggl\lvert\biggl\lvert\Bigl\lvert\bigl\lvert\lvert x
\rvert\bigr\rvert\Bigr\rvert\biggr\rvert\Biggr\rvert \]
\[ \Biggl\lVert\biggl\lVert\Bigl\lVert\bigl\lVert\lVert x
\rVert\bigr\rVert\Bigr\rVert\biggr\rVert\Biggr\rVert \]

效果:

\[\Biggl(\biggl(\Bigl(\bigl((x)\bigr)\Bigr)\biggr)\Biggr)
\]

\[\Biggl[\biggl[\Bigl[\bigl[[x]\bigr]\Bigr]\biggr]\Biggr]
\]

\[\Biggl \{\biggl \{\Bigl \{\bigl \{\{x\}\bigr \}\Bigr \}\biggr \}\Biggr\}
\]

\[ \Biggl\langle\biggl\langle\Bigl\langle\bigl\langle\langle x
\rangle\bigr\rangle\Bigr\rangle\biggr\rangle\Biggr\rangle \]

\[ \Biggl\lvert\biggl\lvert\Bigl\lvert\bigl\lvert\lvert x
\rvert\bigr\rvert\Bigr\rvert\biggr\rvert\Biggr\rvert \]

\[ \Biggl\lVert\biggl\lVert\Bigl\lVert\bigl\lVert\lVert x
\rVert\bigr\rVert\Bigr\rVert\biggr\rVert\Biggr\rVert \]

1.6 省略号

省略号用 \dots, \cdots, \vdots, \ddots 等命令表示。\dots\cdots 的纵向位置不同,前者一般用于有下标的序列。

\[ x_1,x_2,\dots ,x_n\quad 1,2,\cdots ,n\quad
\vdots\quad \ddots \]

\[ x_1,x_2,\dots ,x_n\quad 1,2,\cdots ,n\quad
\vdots\quad \ddots \]

1.7 矩阵

amsmath 的 pmatrix, bmatrix, Bmatrix, vmatrix, Vmatrix 等环境可以在矩阵两边加上各种分隔符。

\[ \begin{pmatrix} a&b\\c&d \end{pmatrix} \quad
\begin{bmatrix} a&b\\c&d \end{bmatrix} \quad
\begin{Bmatrix} a&b\\c&d \end{Bmatrix} \quad
\begin{vmatrix} a&b\\c&d \end{vmatrix} \quad
\begin{Vmatrix} a&b\\c&d \end{Vmatrix} \]

\[ \begin{pmatrix} a&b\\c&d \end{pmatrix} \quad
\begin{bmatrix} a&b\\c&d \end{bmatrix} \quad
\begin{Bmatrix} a&b\\c&d \end{Bmatrix} \quad
\begin{vmatrix} a&b\\c&d \end{vmatrix} \quad
\begin{Vmatrix} a&b\\c&d \end{Vmatrix} \]

使用 smallmatrix 环境,可以生成行内公式的小矩阵。

Marry has a little matrix $ ( \begin{smallmatrix} a&b\\c&d \end{smallmatrix} ) $.

效果图:

Marry has a little matrix $ ( \begin{smallmatrix} a&b\c&d \end{smallmatrix} ) $.

1.8 多行公式

有的公式特别长,我们需要手动为他们换行;有几个公式是一组,我们需要将他们放在一起;还有些类似分段函数,我们需要给它加上一个左边的花括号。

长公式

不对齐

无须对齐的长公式可以使用 multline 环境。

\begin{multline}
x = a+b+c+{} \\
d+e+f+g
\end{multline}

\[\begin{multline}
x = a+b+c+{} \\
d+e+f+g
\end{multline}
\]

如果不需要编号,可以使用 multline* 环境代替。

\begin{multline}
x = a+b+c+{} \\
d+e+f+g
\end{multline}

\[\begin{multline*}
x = a+b+c+{} \\
d+e+f+g
\end{multline*}
\]

对齐

需要对齐的公式,可以使用 aligned 环境来实现,它必须包含在数学环境之内。

\[\begin{aligned}
x ={}& a+b+c+{} \\
&d+e+f+g
\end{aligned}\]

效果:

\[\begin{aligned}
x ={}& a+b+c+{} \\
&d+e+f+g
\end{aligned}\]

1.9 公式组

无需对齐的公式组可以使用 gather 环境,需要对齐的公式组可以使用 align 环境。他们都带有编号,如果不需要编号可以使用带星花的版本。

\begin{gather}
a = b+c+d \\
x = y+z
\end{gather}
\begin{align}
a &= b+c+d \\
x &= y+z
\end{align}

效果:

\begin{gather}

a = b+c+d \

x = y+z

\end{gather}

\begin{align}

a &= b+c+d \

x &= y+z

\end{align}

请注意,不要使用 eqnarray 环境。

分段函数

分段函数可以用 cases 环境来实现,它必须包含在数学环境之内。

\[ y=\begin{cases}
-x,\quad x\leq 0 \\
x,\quad x>0
\end{cases} \]

效果:

\[y=\begin{cases}
-x,\quad x\leq 0 \\
x,\quad x>0
\end{cases}
\]

插入图片和表格

图片

关于 LaTeX 插图,首先要说的是:「LaTeX 只支持 .eps 格式的图档」这个说法是错误的。

在 LaTeX 中插入图片,有很多种方式。最好用的应当属利用 graphicx 宏包提供的 \includegraphics 命令。比如你在你的 TeX 源文件同目录下,有名为 a.jpg 的图片,你可以用这样的方式将它插入到输出文档中:

\documentclass{article}
\usepackage{graphicx}
\begin{document}
\includegraphics{a.jpg}
\end{document}

图片可能很大,超过了输出文件的纸张大小,或者干脆就是你自己觉得输出的效果不爽。这时候你可以用 \includegraphics 控制序列的可选参数来控制。比如

\includegraphics[width = .8\textwidth]{a.jpg}

这样图片的宽度会被缩放至页面宽度的百分之八十,图片的总高度会按比例缩放。

\includegraphics 控制序列还有若干其他的可选参数可供使用,一般并用不到。感兴趣的话,可以去查看该宏包的文档

表格

tabular 环境提供了最简单的表格功能。它用 \hline 命令表示横线,在列格式中用 | 表示竖线;用 & 来分列,用 \\ 来换行;每列可以采用居左、居中、居右等横向对齐方式,分别用 lcr 来表示。

\begin{tabular}{|l|c|r|}
\hline
操作系统& 发行版& 编辑器\\
\hline
Windows & MikTeX & TexMakerX \\
\hline
Unix/Linux & teTeX & Kile \\
\hline
Mac OS & MacTeX & TeXShop \\
\hline
通用& TeX Live & TeXworks \\
\hline
\end{tabular}

浮动体

插图和表格通常需要占据大块空间,所以在文字处理软件中我们经常需要调整他们的位置。figure 和 table 环境可以自动完成这样的任务;这种自动调整位置的环境称作浮动体(float)。我们以 figure 为例。

\begin{figure}[htbp]
\centering
\includegraphics{a.jpg}
\caption{有图有真相}
\label{fig:myphoto}
\end{figure}

htbp 选项用来指定插图的理想位置,这几个字母分别代表 here, top, bottom, float page,也就是就这里页顶页尾浮动页(专门放浮动体的单独页面) 。\centering 用来使插图居中;\caption 命令设置插图标题,LaTeX 会自动给浮动体的标题加上编号。注意 \label 应该放在标题命令之后。

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