有“强迫症”的浮动体

如何查找文档

在命令行中输入 texdoc <doc name>，比如想找 $C\TeX$ 宏包的文档：texdoc ctex。

宏包

各种宏包的作用

  • todonotes: comments and TODO management
  • pgfplots: create graphs in $\LaTeX$
  • spreadtab: create spreadsheets in $\LaTeX$
  • gchords, guitar: guitar chords and tabulature
  • cwpuzzle: crossword puzzles
  • AMS-LaTeX: 数学公式amsmath包

有关宏包的文档

实用技巧

只查看出错的代码

使用工具宏包 syntonly，加载这个宏包之后，在导言区使用 \syntonly 命令，可以使得 $\LaTeX$ 编译后不生成 DVI 或者 PDF 文档，只排查错误，编译速度会快不少：

1\usepackage{syntonly}
2\syntonly

如果想生成文档，用 % 注释掉 syntonly 命令就可以。

$\LaTeX$ 编译速度优化

1\special{dvipdfmx:config z 0} % 取消PDF压缩，加快速度，最终版本生成的时候最好把这句话注释掉

参考：

新增空白页

增加一个没有页脚页眉的空白页，来源于 double sided - Add unnumbered blank page after cover page, but before title page and book

1% 新增空白页方便打印
2\clearpage
3~
4\thispagestyle{empty}
5\clearpage

优化代码环境

$\LaTeX$ 原生支持代码环境 verbatim，verbatim 宏包优化了 verbatim 环境的内部命令，并提供了 \verbatiminput 命令用来直接读入文件生成代码环境。fancyvrb 宏包提供了可定制格式的 Verbatim 环境；listings 宏包更进一步，可生成关键字高亮的代码环境，支持各种程序设计语言的语法和关键字。

在 $\LaTeX$ 中如何输出中文

使用 CTeX 宏集（首选）

以 UTF-8 编码保存，使用 XeLaTeX 编译：

1\documentclass[UTF8]{ctexart}
2\begin{document}
3	你好，world!
4\end{document}

使用 xeCJK 宏包

使用XeLaTeX编译：

1\documentclass{article}
2\usepackage{xeCJK} %调用 xeCJK 宏包
3\setCJKmainfont{SimSun} %设置 CJK 主字体为 SimSun （宋体）
4\begin{document}
5你好，world!
6\end{document}

此种方式适用于有特定文档类型的情况，如 beamer。

空格

不带花括号的命令后面如果想打印空格，要加上一对内部为空的花括号再键入空格，否则空格会被忽略。例如：

1\LaTeX{} Studio

引号

英文单引号不是使用两个 ‘ 符号组合，左单引号是重音符 ` （键盘上数字 1 左侧），而右单引号是常用的引号符。英文中，左双引号就是连续两个重音符。英文下的引号嵌套需要借助 \thinspace 命令分隔，比如：

1``\thinspace `Max' is here.''

中文下的单引号和双引号可以用中文输入法直接输入。

破折号、省略号和短横

英文的短横分三种：

  • 连字符：输入一个短横 -
  • 数字起止符：输入两个短横 –
  • 破折号：输入三个短横 ---

中文的破折号和省略号可以直接使用日常的输入方式，但是英文的省略号使用 \ldots 而不是三个句点。

强调

$\LaTeX$ 中专门有个叫做 \emph{} 的命令可以强调文本，对于通常的西文文本，上述命令的作用就是斜体，如果对一段已经这样转换成斜体的文本再使用这个命令，就会取消斜体，而成为正体。

西文中一般采用上述的斜体强调方式而不是粗体，例如在说明书名的时候可能就会使用这个命令。

下划线与删除线

不推荐 $\LaTeX$ 原生提供的 \underline 命令，建议使用 ulem 宏包下的 \uline 命令代替，它还支持换行文本。ulem 宏包还提供了一些实用命令：

  • \uline{} 下划线
  • \uuline{} 双下划线
  • \dashuline{} 虚下划线
  • \dotuline{} 点下划线
  • \uwave{} 波浪线
  • \sout{} 删除线
  • \xout{} 斜删除线

需要注意的是，ulem 宏包重定义了 \emph 命令，使得原来的加斜强调变成了下划线，原来的两次强调就取消强调变成了两次强调就双下划线。通过宏包的 normalem 选项可以取消这个更改：\usepackage[normalem]{ulem}。

智能交叉引用

hyperref 宏包中的 \autoref 命令可以自动添加类型前缀，再也不用担心全文的哪里格式有误。比如文章中有很多地方有图（表、公式）的引用，那么通过 \autoref 显示的引用可以通过下面的接口统一修改引用的前缀。

1\usepackage{hyperref} % 提供 autoref 功能
2
3% 自定义 autoref 的引用格式
4\def\figureautorefname{fig.} % 将 "Figure" 改为 "fig."
5\def\tableautorefname{tab.}  % 将 "Table" 改为 "tab."
6\def\equationautorefname{eq.} % 将 "Equation" 改为 "eq."

数学环境

行间公式和行内公式

首先在导言区导入amsmath宏包，使用$...$插入行内公式，使用\[...\]插入不带编号行间公式，如果需要对行间公式进行编号，可以使用equation环境：

1\begin{equation}
2...
3\end{equation}

虽然也有其他的方式实现上述的需求，但是相比之下，上面所使用的实现方式在语法上更为简洁，故采用。

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 * 表示环境不编号），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。

如果需要处理通过等号或者不等号对齐的多行公式，推荐使用 align 和不给公式编号的 align* 环境。align 环境将公式用 & 分隔为两部分并在 & 处对齐。通常情况下，分隔符 & 放在等号 = 的左边。如果不想 align 环境给某行公式编上序号，可以用 \notag 或 \nonumber 命令取消这一行公式的编号：

1\begin{align}
2      z &= (a+b)^4 \notag\\
3 	&= (a+b)^2(a+b)^2 \nonumber\\
4 	&= (a^2+2ab+b^2)(a^2+2ab+b^2)\\
5 	&= a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4 
6 \end{align}
$$ \begin{align} z &= (a+b)^4 \notag\\ &= (a+b)^2(a+b)^2 \nonumber\\ &= (a^2+2ab+b^2)(a^2+2ab+b^2)\\ &= a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4 \end{align} $$

如果想要整个公式不编号可以选择 align* 环境， 和 align* 相同的效果也可以通过行间公式里嵌套 split 环境完成：

1\[ \begin{split}        
2	z &= (a+b)^4 \\
3	&= (a+b)^2(a+b)^2 \\
4	&= (a^2+2ab+b^2)(a^2+2ab+b^2) \\
5	&= a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4
6\end{split} \]
$$ \begin{split} z &= (a+b)^4 \\ &= (a+b)^2(a+b)^2 \\ &= (a^2+2ab+b^2)(a^2+2ab+b^2) \\ &= a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4 \end{split} $$

如果希望在多行公式中仅有一个编号，可以在 equation 环境中嵌套 split 环境实现，或者在 equation 环境中嵌套一层 aligned 环境：

1\begin{equation}
2	\begin{split}        
3	      z &= (a+b)^4 \\
4		&= (a+b)^2(a+b)^2 \\
5		&= (a^2+2ab+b^2)(a^2+2ab+b^2) \\
6		&= a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4
7	\end{split}
8\end{equation}
$$ \begin{equation} \begin{split} z &= (a+b)^4 \\ &= (a+b)^2(a+b)^2 \\ &= (a^2+2ab+b^2)(a^2+2ab+b^2) \\ &= a^4 + 4a^3b + 6a^2b^2 + 4ab^3 + b^4 \end{split} \end{equation} $$

上下标

 1\documentclass{article}
 2\usepackage{amsmath}
 3\begin{document}
 4Einstein 's $E=mc^2$.
 5
 6\[ E=mc^2. \]
 7
 8\begin{equation}
 9E=mc^2.
10\end{equation}
11\end{document}

行内公式和行间公式对标点的要求是不同的：行内公式的标点，应该放在数学模式的限定符之外，而行间公式则应该放在数学模式限定符之内。

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：

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

效果展示：

$$ z = r\cdot e^{2\pi i} $$

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）。

1$\sqrt{x}$, $\frac{1}{2}$.  
2  
3\[ \sqrt{x}, \]  
4  
5\[ \frac{1}{2}. \]

效果展示：

$$ \sqrt{x}, \frac{1}{2} $$

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。

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

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

效果展示：

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

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 和 \nolimits 来强制显式地指定是否压缩这些上下标。例如：

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

效果展示：

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

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

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

效果展示：

$$ \iint\quad \iiint\quad \iiiint\quad \idotsint $$

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 | 和 \| 的应用过于随意，amsmath 宏包推荐用 \lvert\rvert 和 \lVert\rVert 取而代之。

为了调整这些定界符的大小，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。

有时你可能会觉得 amsmath 宏包提供的定界符放大命令不太够用。通常这意味着你的公式太过复杂。此时你应当首先考虑将公式中的部分提出去，以字母符号代替以简化公式。如果你真的想要排版如此复杂的公式，可以参考 这篇博文。

1\[ \Biggl(\biggl(\Bigl(\bigl((x)\bigr)\Bigr)\biggr)\Biggr) \]
2\[ \Biggl[\biggl[\Bigl[\bigl[[x]\bigr]\Bigr]\biggr]\Biggr] \]
3\[ \Biggl \{\biggl \{\Bigl \{\bigl \{\{x\}\bigr \}\Bigr \}\biggr \}\Biggr\} \]
4\[ \Biggl\langle\biggl\langle\Bigl\langle\bigl\langle\langle x
5\rangle\bigr\rangle\Bigr\rangle\biggr\rangle\Biggr\rangle \]
6\[ \Biggl\lvert\biggl\lvert\Bigl\lvert\bigl\lvert\lvert x
7\rvert\bigr\rvert\Bigr\rvert\biggr\rvert\Biggr\rvert \]
8\[ \Biggl\lVert\biggl\lVert\Bigl\lVert\bigl\lVert\lVert x
9\rVert\bigr\rVert\Bigr\rVert\biggr\rVert\Biggr\rVert \]

效果展示：

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

当然可能经常遇到的是不知道需要多大的括号，这时候就可以使用自动高度的括号命令 \left 和 \right，但是它们必须配对使用，可以对比一下下面没有使用自动高度的括号。

1f(x)=\ln\left(1+\frac{1}{x}\right)
2f(x)&=\ln(1+\frac{1}{x})
$$ \begin{align*} f(x)&=\ln\left(1+\frac{1}{x}\right) \\ f(x)&=\ln(1+\frac{1}{x}) \end{align*} $$

如果只想要左边的可以把右边的命令变成 \right.，如果只想要右边的类似。

1f(x) = \left\{\begin{align*} 1, & x < 0\\ x, & x \geq 0 \end{align*} \right.
$$ f(x) = \left\{\begin{align*} 1, & x < 0\\ x, & x \geq 0 \end{align*} \right. $$
1\int_{a}^{b}{\frac{f'(x)}{g(x)}\ \mathrm{d}x}=
2\left.\frac{f(x)}{g(x)}\ \right|_a^b+
3\int_{a}^{b}\frac{f(x)g'(x)}{g^2(x)}\mathrm{d}x\\
$$ \int_{a}^{b}{\frac{f'(x)}{g(x)}\ \mathrm{d}x}= \left.\frac{f(x)}{g(x)}\ \right|_a^b+ \int_{a}^{b}\frac{f(x)g'(x)}{g^2(x)}\mathrm{d}x\\ $$

$|$ 分隔符

由于符号 | 经常用在不同的地方，导致出现各种滥用，在 $\LaTeX$ 中，\mid 符号主要用于表示“给定”或“在…条件下”，尤其在数学表达式中作为分隔符使用，它和直接输入的竖线 | 有显著区别，主要体现在间距的处理上。

\mid 可以用于集合定义与条件概率：

1\{ x \in \mathbb{R}\mid x > 0\} % 表示实数集中大于 0 的元素
2P(A \mid B) % 表示事件 B 发生的条件下，事件 A 的概率
$$ \{ x \in \mathbb{R}\mid x > 0\} % 表示实数集中大于 0 的元素 $$$$ P(A \mid B) % 表示事件 B 发生的条件下，事件 A 的概率 $$

\mid 会在两侧的符号中间适当添加空格，而直接输入 | 会没有额外空格，导致拥挤：

1\{x \mid x > 0\}
2\{x | x > 0\}
$$ \begin{align*} \{x \mid x > 0\} \\ \{x | x > 0\} \end{align*} $$

在集合定义中的冒号则一般使用 \colon，比直接使用 : 间距更优：

1\{ x : x > 0 \}  % 普通冒号
2\{ x \colon x > 0 \}  % 更佳间距
$$ > \begin{align*} > \{ x : x > 0 \} \\ % 普通冒号 > \{ x \colon x > 0 \} % 更佳间距 > \end{align*} > $$

绝对值则一般使用 \lvert 和 \rvert，范数则使用 \lVert 和 \rVert，在需要使用竖线作为关系符号（如表示 ”$a$ 整除 $b$“）时，应该使用 \mathrel{|}。

关于 \mathrel{} 和 \mathbin 之间的关系可以参考这个回答： math mode - What is the difference between \mathbin vs. \mathrel?

顾名思义，\mathbin 用于调整周围间距以符合二元运算符的规范（binary operator），而 \mathrel 则修改间距以表示二元关系（binary relation）。

省略号

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

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

效果展示：

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

空格

1A\,B
2A\ B
3A\space B
4A\quad B
5A\qquad B
$$ \begin{align*} &A\,B \\ &A\ B \\ &A\space B \\ &A\quad B \\ &A\qquad B \\ \end{align*} $$

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。

1\[ \begin{pmatrix} a&b\\c&d \end{pmatrix} \quad
2\begin{bmatrix} a&b\\c&d \end{bmatrix} \quad
3\begin{Bmatrix} a&b\\c&d \end{Bmatrix} \quad
4\begin{vmatrix} a&b\\c&d \end{vmatrix} \quad
5\begin{Vmatrix} a&b\\c&d \end{Vmatrix} \]

效果展示：

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

使用 smallmatrix 环境，可以生成行内公式的小矩阵。

1Marry has a little matrix $ ( \begin{smallmatrix} a&b\\c&d \end{smallmatrix} ) $.

效果展示：

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

对于矩阵的转置，可以在 $\LaTeX$ 中为转置定义一个宏，方便后续的修改，推荐使用：

1A^{\mathrm{T}}
$$ A^{\mathrm{T}} $$

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

无须对齐的长公式可以使用 multline 环境。

1\begin{multline}
2x = a+b+c+{} \\
3d+e+f+g
4\end{multline}

效果展示：

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

如果不需要编号，可以使用 multline* 环境代替。

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

1\[\begin{aligned}
2x ={}& a+b+c+{} \\
3&d+e+f+g
4\end{aligned}\]

效果展示：

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

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号的版本。

1\begin{gather}
2a = b+c+d \\
3x = y+z
4\end{gather}
5\begin{align}
6a &= b+c+d \\
7x &= y+z
8\end{align}

效果展示：

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

请注意，不要使用 eqnarray 环境。原因可以参考：

分段函数

分段函数可以用cases次环境来实现，它必须包含在数学环境之内。

1\[ y= \begin{cases}
2-x,\quad x\leq 0 \\
3x,\quad x>0
4\end{cases} \]

效果展示：

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

上下大括号

1\overbrace{a+b+c}^A = \underbrace{a-b-c}_B
$$ \overbrace{a+b+c}^A = \underbrace{a-b-c}_B $$

如果遇到无法对齐的情况，可以通过 \vphantom{} 来增加一个虚拟高度对齐。

 1J[y]=
 2\int_0^r
 3\underbrace{\vphantom{\Bigg|}\pi
 4    x\left[\\rho gh^2+2\sigma\sqrt{1+\dot y^2}\right]
 5}_{F(\dot y,y;x)}\mathrm{d}x
 6+
 7\underbrace
 8{
 9    \vphantom{\Bigg|}2\pi r\Delta\sigma l
10}_{\phi(l;r)}

无法对齐的情况：

$$ J[y]= \int_0^r \underbrace{\pi x\left[\\rho gh^2+2\sigma\sqrt{1+\dot y^2}\right] }_{F(\dot y,y;x)}\mathrm{d}x + \underbrace { 2\pi r\Delta\sigma l }_{\phi(l;r)} $$

加了虚拟高度对齐之后，这里加了一个 \Bigg| 的高度：

$$ J[y]= \int_0^r \underbrace{\vphantom{\Bigg|}\pi x\left[\\rho gh^2+2\sigma\sqrt{1+\dot y^2}\right] }_{F(\dot y,y;x)}\mathrm{d}x + \underbrace { \vphantom{\Bigg|}2\pi r\Delta\sigma l }_{\phi(l;r)} $$

上下划线

1\overline {z_{1}+z_{2}} = \overline {z_{1}}+\overline {z_{2}}
$$ \overline {z_{1}+z_{2}} = \overline {z_{1}}+\overline {z_{2}} $$

积分

1\begin{align*}
2\int_a^bx\mathrm{d}x \\
3\iint \limits_{\Omega}x^2\mathrm{d}x \\
4\iiint \limits_{V} x^3 \mathrm{d} x
5\end{align*}
$$ \begin{align*} \int_a^bx\mathrm{d}x \\ \iint \limits_{\Omega}x^2\mathrm{d}x \\ \iiint \limits_{V} x^3\mathrm{d} x \end{align*} $$
1\underset{x^2+y^2\le1}{\iint}e^x\cos y\,\mathrm{d}x\mathrm{d}y=
2\underset{x^2+y^2=1}{\oint}e^x\cos y\,\mathrm{d}y=
3\pi
$$ \underset{x^2+y^2\le1}{\iint}e^x\cos y\,\mathrm{d}x\mathrm{d}y= \underset{x^2+y^2=1}{\oint}e^x\cos y\,\mathrm{d}y= \pi $$

符号名

如果遇到在 $\LaTeX$ 中尚未存在的数学名称，比如反双曲正切，可以用 \operatorname 为该函数名创造正体形式：

1\operatorname{arctanh}x
$$ \operatorname{arctanh}x $$

这样会在 x 之前自动添加 1 像素的间距。

当然还有 \mathop 命令可以将数学符号定义为大型运算符，使其支持 \limits 控制上下标位置。

1\mathop{\star}\limits_{i=1}^{n} x_i  \quad \text{vs} \quad \star_{i=1}^{n} x_i
$$ \mathop{\star}\limits_{i=1}^{n} x_i \quad \text{vs} \quad \star_{i=1}^{n} x_i $$

FAQ

book, report 和 article 有什么区别： koma script - Regarding the book, report, and article document classes: what are the main differences? - TeX - LaTeX Stack Exchange