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# Mathtools－打造美觀數學式

**作者：Robert Murrish（2012 年 6 月）**

`mathtools` 是你可能從不知道自己需要的套件。LaTeX 讓公式排版變得容易，而 `mathtools` 則讓那些公式更美觀。

`mathtools` 是……的擴充套件 `amsmath`。如果你加入 `mathtools`，你就可以使用該套件中的任何函式或巨集。 `amsmath` 是一套用途廣泛的公式排版工具，而且被廣泛使用。 `mathtools` 延伸了 `amsmath` 這些函式，以提供額外的格式選項，並修正一些數學排版中常見的問題。

### 幾個範例

#### 雙行分數

一個複雜的分數可能延伸得非常寬，甚至超出欄寬。將分子和/或分母拆成多行，是一種俐落的方式，可以讓它保持在一起。

```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/b933f649e86f3e77c9b6a397aa4e2cd98a352c3f)

#### 較長的求和參數

如果沒有 `mathtools` 函式 `\mathclap`，由於下方的索引，求和符號兩側會產生額外空白。一個簡單的 `mathtools` 指令就能將結果壓縮。

```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/6e18e03f72740c11e3bb586444a69b66367afbff)

#### 左側上下標

可在符號左側（前方）加上上標與下標。以下是一個化學範例：

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

![U238.png](/files/5df43d4a9c08dbb5b216e4fe22be674b8ab4ef1f)

這些完整範例是開始探索的好地方 `mathtools`，但這個套件還提供更多工具。以下列出此套件中包含的所有巨集完整清單（截至本文撰寫時）。如需最新清單，以及每個巨集的使用細節，請參閱 [以下文件： `mathtools` 套件](https://ctan.org/pkg/mathtools?lang=en).

|                                                                                                                               |                                                                                                    |
| ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- | -------------------------------------------------------------------------------------------------- |
| **函式名稱**                                                                                                                      | **說明**                                                                                             |
| mathclap                                                                                                                      | 這個函式在排版其參數時不佔用任何水平空間，並會對稱地向兩側突出。如上所示，這個函式可用來移除在下標、上標等處可能出現的一些多餘空白。                                 |
| <p>mathrlap<br>mathllap</p>                                                                                                   | 與 mathclap 相同，但只會分別向右側或左側突出。                                                                       |
| 壓縮                                                                                                                            | 類似於 mathclap，這會壓縮某些項目。例如，它會讓上標更緊湊一些，尤其在有多層上標時特別有用。                                                 |
| <p>crampedclap<br>crampedrlap<br>crampedllap</p>                                                                              | 同時套用 cramped 與 mathclap（或 mathrlap 等）。效果與分別套用兩者相同，但處理效能更佳。                                         |
| smashoperator                                                                                                                 | 會像上述所有函式的組合一樣壓縮內容。大多數情況下較容易使用，但你會失去一些控制，結果也未必令人滿意。若是這樣，就請分別使用上面的函式。                                |
| adjustlimits                                                                                                                  | 用於極限（\lim），使更複雜的極限能垂直對齊。                                                                           |
| SwapAboveDisplaySkip                                                                                                          | 消除方程式上方的一些空白。                                                                                      |
| <p>newtagform<br>renewtagform<br>usetagform</p>                                                                               | 「標籤」就是方程式編號，這組函式可讓你修改它們，例如更改括號、樣式等。                                                                |
| refeq                                                                                                                         | 一種在文件文字中引用函式的替代方式，且不會造成字型不匹配的問題。                                                                   |
| showonlyrefs                                                                                                                  | 這是一個旗標，不是函式，但仍然相當有用。若設定，只有在文字中被引用的方程式才會取得方程式編號。                                                    |
| showmanualtags                                                                                                                | 與 showonlyrefs 相同，但適用於已設定手動標記的方程式。                                                                 |
| noeqref                                                                                                                       | 可讓你為上述兩個旗標建立例外，即使在文字中未被引用，也能顯示方程式編號或標籤。                                                            |
| <p>xleftrightarrow<br>xLeftarrow<br>xRightarrow<br>xhookleftarrow<br>xhookrightarrow<br>xmapsto</p>                           | 一組用來繪製各種箭頭的函式，會依需要延伸以容納相關文字。                                                                       |
| <p>xrightharpoondown<br>xleftharpoondown<br>xrightharpoonup<br>xleftharpoonup<br>xrightleftharpoons<br>xleftrightharpoons</p> | 一組「魚叉箭頭」或垂直箭頭。與一般箭頭類似，它們也會依需要延伸                                                                    |
| <p>overbrace<br>underbrace</p>                                                                                                | 在方程式上方或下方加上大括號。與 LaTeX 內建的函式相同，但通常排版效果更佳。若需要原始的 LaTeX 函式，可使用 \LaTeXoverbrace 和 \LaTeXunderbrace。   |
| <p>overbracket<br>underbracket</p>                                                                                            | 像 overbrace 和 underbrace 一樣，在方程式上方或下方加上方括號。                                                        |
| begin{matrix} 及相關環境                                                                                                           | 矩陣排版有好幾種選項。它們主要是讓元素比預設設定更好地置中，但也有其他選項，例如 smallmatrix。等你定義好矩陣後，我建議你查看官方 mathtools 文件，以判斷哪一種最符合你的需求。 |
| multlined                                                                                                                     | 將一個長方程式拆成多個部分，類似於上面第一個範例中的拆分分數。                                                                    |
| begin{cases} 及相關環境                                                                                                            | 用來正確排版分段函數方程式的工具。同樣地，可用選項很多，無法一一列舉；當你知道自己的分段方程式長什麼樣子後，請參考官方 mathtools 文件。                          |
| MoveEqLeft                                                                                                                    | 在必要時，為方程式產生縮排的方法。                                                                                  |
| Aboxed                                                                                                                        | 在方程式外加上方框。                                                                                         |
| <p>ArrowBetweenLines<br>vdotswithin<br>shortvdotswithin<br>MTFlushSpaceAbove<br>MTFlushSpaceBelow</p>                         | 這些函式可在方程式、箭頭、點號等之間的空白區域中繪製內容。                                                                      |
| shortintertext                                                                                                                | 類似 amsmath 中的 \intertext 函式，可在一系列方程式中插入一些文字而不破壞對齊。這個版本產生的空白較少。                                     |
| DeclarePairedDelimiter                                                                                                        | 可用來定義新的定界符；文件中的範例是建立一組適合分數高度的絕對值線。這個函式還有一些進階選項可用。                                                  |
| <p>lparen<br>rparen</p>                                                                                                       | 等同於 \left(、\right)。為了相容性而提供。                                                                       |
| vcentcolon                                                                                                                    | 繪製一個垂直置中的冒號。                                                                                       |
| <p>nuparrow<br>ndownarrow<br>bigtimes</p>                                                                                     | 提供一些有時在其他情況下無法取得的字元。                                                                               |
| prescript                                                                                                                     | 可在字元前方放置上標與下標，如上方第 3 個範例所示。                                                                        |
| begin{spreadlines}                                                                                                            | spreadlines 環境可讓你明確定義方程式之間的垂直間距。                                                                   |
| <p>splitfrac<br>splitdfrac</p>                                                                                                | 可將分數的分子或分母拆成多行，如上方第 1 個範例所示。                                                                       |

以下是一些可用的 mathtools 文件直接連結：

* [`mathtools` CTAN 上的套件與文件](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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