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# Mathtools——用于美观数学排版

**作者：Robert Murrish（2012年6月）**

`mathtools` 是你可能从未意识到自己需要的宏包。LaTeX 让公式排版变得很容易，而且 `mathtools` 让这些公式更加美观。

`mathtools` 是……的扩展 `amsmath`。如果你包含 `mathtools`，你就可以使用该宏包中的任何函数或宏。 `amsmath` 是一套用于公式排版的广泛工具，并且被广泛使用。 `mathtools` 扩展了 `amsmath` 函数，提供更多格式选项，并修正数学排版中一些更常见的问题。

### 几个例子

#### 双行分数

一个复杂的分数可能会延伸得过宽，以至于超过栏宽。将分子和/或分母拆成多行，是一种优雅的方式来让它保持在一起。

```latex
z=\frac{ab+cd+ef+gh+ij+kl+mn+op+qr}{y}
z=\frac{\splitfrac{ab+cd+ef+gh+ij}{+kl+mn+op+qr}}{y}
```

![Fract.png](/files/4d4adbd08bd54d8f30a7dc0c2516c907ab1c4ec0)

#### 长求和参数

如果没有 `mathtools` 函数 `\mathclap`，由于下方的索引，求和符号两侧会产生额外空白。一个简单的 `mathtools` 命令就能压缩结果。

```latex
P_e_i_\Delta = \sum_{j=1, j\not=k,i}E_iE_jB_i_j cos\delta_i_j\delta_i_j_\Delta + V_kE_iB_i_k cos\delta_i_k_o \delta_i_k_\Delta

P_e_i_\Delta = \sum_{\mathclap{j=1, j\not=k,i}}E_iE_jB_i_j cos\delta_i_j \delta_i_j_\Delta + V_kE_iB_i_k cos\delta_i_k_o \delta_i_k_\Delta
```

![Mathclap.png](/files/0f256fa9ca79108d1362fb7070c9d6aede50f87c)

#### 前置上下标

允许在符号左侧（前面）添加上标和下标。以下是一个化学示例：

```latex
\prescript{238}{92}{\mathbf{U}}
```

![U238.png](/files/4cbd16f0508825cad6b0cc8010144e761408eeb9)

这些完整示例是开始探索的好起点 `mathtools`，但这个宏包中还有许多其他工具可用。下面列出了该宏包包含的所有宏（截至本文撰写日期）。如需最新列表以及关于如何使用每一个宏的具体细节，请参阅 [其文档 `mathtools` 宏包](https://ctan.org/pkg/mathtools?lang=en).

|                                                                                                                               |                                                                                                   |
| ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | ------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| **函数名**                                                                                                                       | **说明**                                                                                            |
| mathclap                                                                                                                      | 此函数在排版其参数时不占用任何水平空间，而是对称地向两侧伸出。如上所示，此函数可用于去除下标、上标等中可能出现的一些多余空白。                                   |
| <p>mathrlap<br>mathllap</p>                                                                                                   | 与 mathclap 相同，但分别只向右侧或左侧延伸。                                                                       |
| 压缩                                                                                                                            | 类似于 mathclap，此函数会压缩某些项目。例如，它会让上标更紧凑一些，这在有多层上标时尤其有用。                                               |
| <p>crampedclap<br>crampedrlap<br>crampedllap</p>                                                                              | 同时应用 cramped 和 mathclap（或 mathrlap 等）。效果与分别应用两者相同，但处理性能更高。                                        |
| smashoperator                                                                                                                 | 其压缩文本的效果类似于以上所有函数的组合。大多数情况下它更容易使用，但你会失去一些控制，结果可能也不太满意。在这种情况下，请分别使用上面的各个函数。                        |
| adjustlimits                                                                                                                  | 作用于极限（\lim），使更复杂的极限在垂直方向上对齐。                                                                      |
| SwapAboveDisplaySkip                                                                                                          | 消除公式上方的一些空白。                                                                                      |
| <p>newtagform<br>renewtagform<br>usetagform</p>                                                                               | “标签”就是公式编号，而这组函数允许你修改它们，例如更改括号、样式等。                                                               |
| refeq                                                                                                                         | 在文档正文中引用函数的另一种方式，而不会导致字体不匹配问题。                                                                    |
| showonlyrefs                                                                                                                  | 这是一个标志，而不是函数，但仍然很有用。如果启用，只有在正文中被引用的公式才会获得公式编号。                                                    |
| showmanualtags                                                                                                                | 与 showonlyrefs 相同，但适用于已设置手动标签的公式。                                                                 |
| noeqref                                                                                                                       | 允许你为上面两个标志创建例外，即使某个公式未在正文中被引用，也可以显示其编号或标签。                                                        |
| <p>xleftrightarrow<br>xLeftarrow<br>xRightarrow<br>xhookleftarrow<br>xhookrightarrow<br>xmapsto</p>                           | 一组用于绘制各种箭头的函数，它们会根据需要扩展以适配相关文本。                                                                   |
| <p>xrightharpoondown<br>xleftharpoondown<br>xrightharpoonup<br>xleftharpoonup<br>xrightleftharpoons<br>xleftrightharpoons</p> | 一组“鱼叉箭头”或竖直箭头。与普通箭头类似，它们会根据需要扩展                                                                   |
| <p>overbrace<br>underbrace</p>                                                                                                | 在公式上方或下方加上大括号。与 LaTeX 内置函数相同，但通常排版效果更好。如果你需要原始的 LaTeX 函数，可以使用 \LaTeXoverbrace 和 \LaTeXunderbrace。 |
| <p>overbracket<br>underbracket</p>                                                                                            | 像 overbrace 和 underbrace 一样位于公式上方或下方，但使用方括号。                                                      |
| begin{matrix} 及其相关环境                                                                                                          | 矩阵排版有多种选项。它们主要比默认设置更能将元素居中，但也有其他选项，比如 smallmatrix。一旦你定义了矩阵，我建议你查看 mathtools 的官方文档，以确定哪种最适合你的需求。   |
| 多行对齐                                                                                                                          | 将长公式拆分成多个部分，类似于上面第一个示例中的分裂分数。                                                                     |
| begin{cases} 及其相关环境                                                                                                           | 用于正确排版分段函数公式的工具。同样，可用选项很多，这里不一一介绍；当你知道自己的分段公式长什么样后，请查阅 mathtools 的官方文档。                           |
| MoveEqLeft                                                                                                                    | 在必要时为公式生成缩进的一种方法。                                                                                 |
| Aboxed                                                                                                                        | 在公式周围画一个框。                                                                                        |
| <p>ArrowBetweenLines<br>vdotswithin<br>shortvdotswithin<br>MTFlushSpaceAbove<br>MTFlushSpaceBelow</p>                         | 这些函数可在公式、箭头、点等之间的空白处进行绘制。                                                                         |
| shortintertext                                                                                                                | 与 amsmath 中的 \intertext 函数类似，它允许在一系列公式中插入少量文本而不破坏对齐。此版本函数产生的空白更少。                                 |
| DeclarePairedDelimiter                                                                                                        | 允许定义新的定界符，文档中的一个例子是创建一组高度适合分数的绝对值竖线。此函数还提供一些高级选项。                                                 |
| <p>lparen<br>rparen</p>                                                                                                       | 等同于 \left(、\right)。为兼容性而提供。                                                                       |
| vcentcolon                                                                                                                    | 绘制一个垂直居中的冒号。                                                                                      |
| <p>nuparrow<br>ndownarrow<br>bigtimes</p>                                                                                     | 提供一些有时无法通过其他方式获得的字符。                                                                              |
| prescript                                                                                                                     | 允许在字符前添加上标和下标，如上面的示例 3 所示。                                                                        |
| begin{spreadlines}                                                                                                            | spreadlines 环境允许你显式定义公式之间的垂直间距。                                                                   |
| <p>splitfrac<br>splitdfrac</p>                                                                                                | 允许分数的分子或分母拆分为多行，如上面的示例 1 所示。                                                                      |

以下是一些可用的 mathtools 文档的直接链接：

* [`mathtools` CTAN 上的宏包及文档](https://ctan.org/pkg/mathtools?lang=en);
* [TUGboat 上的文章](http://www.tug.org/TUGboat/Articles/tb22-4/tb72perlS.pdf).


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# Agent Instructions
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## Querying This Documentation
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```

`ask` is the immediate question: it should be specific, self-contained, and written in natural language.
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The response will contain a direct answer to the question and relevant excerpts and sources from the documentation.

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