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# 對齊方程式

## 簡介

該 `amsmath` 此套件提供幾種顯示方程式的選項。即使方程式非常長，或是你必須在同一行中加入多個方程式，你也可以選擇更適合文件的版面配置。

標準的 LaTeX 方程式工具可能缺乏一些彈性，當方程式太長時，可能會造成重疊，甚至把方程式的一部分截掉。我們可以透過使用 `amsmath` 套件來克服這些困難，該套件可以使用 `\usepackage{amsmath}`.

先從一個基本範例開始：

```latex
\begin{equation} \label{eq1}
\begin{split}
A & = \frac{\pi r^2}{2} \\
 & = \frac{1}{2} \pi r^2
\end{split}
\end{equation}
```

[在 Overleaf 中開啟這個 `amsmath` Overleaf 中的片段](https://www.overleaf.com/docs?engine=\&snip_name=amsmath+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bamsmath%7D%0A%5Ctitle%7BAmsmath+example%7D%0A%5Cauthor%7BOverleaf%7D%0A%5Cdate%7BMay+2021%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cmaketitle%0A%5Csection%7BIntroduction%7D%0A%5Cbegin%7Bequation%7D+%5Clabel%7Beq1%7D%0A%5Cbegin%7Bsplit%7D%0AA+%26+%3D+%5Cfrac%7B%5Cpi+r%5E2%7D%7B2%7D+%5C%5C%0A+%26+%3D+%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7D+%5Cpi+r%5E2%0A%5Cend%7Bsplit%7D%0A%5Cend%7Bequation%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D)

下圖顯示由 LaTeX 程式碼產生的輸出：

![Amsmath-eqn1.png](/files/15c47e6396b32b98557a7fbeda4ff50bca80634c)

你必須將方程式包在 `equation` 環境中，如果你想要讓它有編號，請使用 `equation*` （帶星號）的版本。在 `equation` 環境中，使用 `split` 環境將方程式分割成較小的部分，這些較小部分會相應地對齊。雙反斜線可作為換行字元。使用與號 `&`，來設定方程式垂直對齊的位置。

## 撰寫單一方程式

如前言所述，要顯示單一方程式，你必須使用 `equation*` 或 `equation` 環境，視你是否希望方程式有編號而定。此外，你也可以為日後在文件中參考而加入標籤。

```latex
\begin{equation} \label{eu_eqn}
e^{\pi i} + 1 = 0
\end{equation}

優美的方程式 \ref{eu_eqn} 被稱為歐拉方程式。
```

[在 Overleaf 中開啟這個 `amsmath` Overleaf 中的片段](https://www.overleaf.com/docs?engine=\&snip_name=amsmath+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bamsmath%7D%0A%5Ctitle%7BAmsmath+example%7D%0A%5Cauthor%7BOverleaf%7D%0A%5Cdate%7BMay+2021%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%25%5Cmaketitle%0A%25%5Csection%7BIntroduction%7D%0A%5Cbegin%7Bequation%7D+%5Clabel%7Beu_eqn%7D%0Ae%5E%7B%5Cpi+i%7D+%2B+1+%3D+0%0A%5Cend%7Bequation%7D%0A%0AThe+beautiful+equation+%5Cref%7Beu_eqn%7D+is+known+as+the+Euler+equation.%0A%5Cend%7Bdocument%7D)

下圖顯示由 LaTeX 程式碼產生的輸出：

![Neweuler1.png](/files/c6cf1891f6dc831ccd3a5cb981b5d4da923828a7)

你也可以 [在 Overleaf 中開啟更完整的 `amsmath` 套件範例。](https://www.overleaf.com/project/new/template/19716?id=66719097\&templateName=Amsmath+example\&latexEngine=pdflatex\&texImage=texlive-full%3A2020.1\&mainFile=)

## 顯示長方程式

對於超過一行的方程式，請使用 `multline` 環境。插入雙反斜線以設定方程式分行的位置。第一部分會對齊左邊，第二部分會顯示在下一行並對齊右邊。

同樣地，在環境名稱中使用星號 \* 會決定方程式是否有編號。

```latex
\begin{multline*}
p(x) = 3x^6 + 14x^5y + 590x^4y^2 + 19x^3y^3\\
- 12x^2y^4 - 12xy^5 + 2y^6 - a^3b^3
\end{multline*}
```

[開啟這個多行方程式 `amsmath` Overleaf 中的片段](https://www.overleaf.com/docs?engine=\&snip_name=amsmath+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bamsmath%7D%0A%5Ctitle%7BAmsmath+example%7D%0A%5Cauthor%7BOverleaf%7D%0A%5Cdate%7BMay+2021%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cmaketitle%0A%5Csection%7BIntroduction%7D%0A%5Cbegin%7Bmultline%2A%7D%0Ap%28x%29+%3D+3x%5E6+%2B+14x%5E5y+%2B+590x%5E4y%5E2+%2B+19x%5E3y%5E3%5C%5C+%0A-+12x%5E2y%5E4+-+12xy%5E5+%2B+2y%5E6+-+a%5E3b%5E3%0A%5Cend%7Bmultline%2A%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D)

下圖顯示由 LaTeX 程式碼產生的輸出：

![Amsmath-eqn3.png](/files/154fe96446013de8686216be3aa1cfebfdb5a6fc)

你也可以 [在 Overleaf 中開啟更完整的 `amsmath` 套件範例。](https://www.overleaf.com/project/new/template/19716?id=66719097\&templateName=Amsmath+example\&latexEngine=pdflatex\&texImage=texlive-full%3A2020.1\&mainFile=)

## 分割並對齊方程式

*分割* 與 *multline*。使用 *split* 環境來分割方程式並以欄位對齊，就像方程式的各部分在表格中一樣。此環境必須用在 *equation* 環境中。關於範例，請查看本文件的前言。

## 對齊多個方程式

如果有多個方程式需要垂直對齊， *align* 環境就能做到：

```latex
\begin{align*}
2x - 5y &=  8 \\
3x + 9y &=  -12
\end{align*}
```

[在 Overleaf 中開啟這個 `amsmath` Overleaf 中的片段](https://www.overleaf.com/docs?engine=\&snip_name=amsmath+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bamsmath%7D%0A%5Ctitle%7BAmsmath+example%7D%0A%5Cauthor%7BOverleaf%7D%0A%5Cdate%7BMay+2021%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cmaketitle%0A%5Csection%7BIntroduction%7D%0A%5Cbegin%7Balign%2A%7D+%0A2x+-+5y+%26%3D++8+%5C%5C+%0A3x+%2B+9y+%26%3D++-12%0A%5Cend%7Balign%2A%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D)

下圖顯示由 LaTeX 程式碼產生的輸出：

![Amsmatheqn4OLV2.png](/files/e29a5660659eaf77672edb67aab7c00d86653e23)

通常二元運算子（`>`, `<` 和 `=`）會被對齊，以便文件看起來更美觀。

如前所述，與號 `&` 決定方程式要在哪裡對齊。讓我們看看更複雜的範例：

```latex
\begin{align*}
x&=y           &  w &=z              &  a&=b+c\\
2x&=-y         &  3w&=\frac{1}{2}z   &  a&=b\\
-4 + 5x&=2+y   &  w+2&=-1+w          &  ab&=cb
\end{align*}
```

[在 Overleaf 中開啟這個 `amsmath` Overleaf 中的片段](https://www.overleaf.com/docs?engine=\&snip_name=amsmath+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bamsmath%7D%0A%5Ctitle%7BAmsmath+example%7D%0A%5Cauthor%7BOverleaf%7D%0A%5Cdate%7BMay+2021%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cmaketitle%0A%5Csection%7BIntroduction%7D%0A%5Cbegin%7Balign%2A%7D%0Ax%26%3Dy+++++++++++%26++w+%26%3Dz++++++++++++++%26++a%26%3Db%2Bc%5C%5C%0A2x%26%3D-y+++++++++%26++3w%26%3D%5Cfrac%7B1%7D%7B2%7Dz+++%26++a%26%3Db%5C%5C%0A-4+%2B+5x%26%3D2%2By+++%26++w%2B2%26%3D-1%2Bw++++++++++%26++ab%26%3Dcb%0A%5Cend%7Balign%2A%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D)

下圖顯示由 LaTeX 程式碼產生的輸出：

![Amsmath-eqn6OLV2.png](/files/3f6f9066fd52b6874359f9f32d0f8490b5838fe0)

這裡我們將方程式排成三欄。LaTeX 假設每個方程式由兩部分組成，並以一個 `&` ，且每個方程式都與前一個方程式之間由一個 `&`.

分隔。再次提醒，使用 \* 可切換方程式編號。當允許編號時，你可以為每一列分別加上標籤。

## 將方程式分組並置中

如果你只需要顯示一組連續的方程式，置中且完全不對齊，請使用 `gather` 環境。用來設定／取消方程式編號的星號技巧在這裡也同樣適用。

```latex
\begin{gather*}
2x - 5y =  8 \\
3x^2 + 9y =  3a + c
\end{gather*}
```

[在 Overleaf 中開啟這個 `amsmath` Overleaf 中的片段](https://www.overleaf.com/docs?engine=\&snip_name=amsmath+example\&snip=%5Cdocumentclass%7Barticle%7D%0A%5Cusepackage%7Bamsmath%7D%0A%5Ctitle%7BAmsmath+example%7D%0A%5Cauthor%7BOverleaf%7D%0A%5Cdate%7BMay+2021%7D%0A%5Cbegin%7Bdocument%7D%0A%5Cmaketitle%0A%5Csection%7BIntroduction%7D%0A%5Cbegin%7Bgather%2A%7D+%0A2x+-+5y+%3D++8+%5C%5C+%0A3x%5E2+%2B+9y+%3D++3a+%2B+c%0A%5Cend%7Bgather%2A%7D%0A%5Cend%7Bdocument%7D)

下圖顯示由 LaTeX 程式碼產生的輸出：

![Amsmath-eqn5.png](/files/d70ee49d7bc125d24fcab889a1885b1878f0137f)

## 延伸閱讀

更多資訊請參見

* [數學表達式](/latex/zh-tw/shu-xue/01-mathematical-expressions.md)
* [中括號與小括號](/latex/zh-tw/shu-xue/03-brackets-and-parentheses.md)
* [下標與上標](/latex/zh-tw/shu-xue/02-subscripts-and-superscripts.md)
* [數學模式中的間距](/latex/zh-tw/shu-xue/08-spacing-in-math-mode.md)
* [數學模式中的顯示樣式](/latex/zh-tw/shu-xue/10-display-style-in-math-mode.md)
* [數學字型](/latex/zh-tw/shu-xue/12-mathematical-fonts.md)
* [希臘字母與數學符號列表](/latex/zh-tw/shu-xue/11-list-of-greek-letters-and-math-symbols.md)
* [運算子](/latex/zh-tw/shu-xue/07-operators.md)
* [分數與二項式](/latex/zh-tw/shu-xue/05-fractions-and-binomials.md)
* [amsmath 套件文件](http://mirrors.ctan.org/macros/latex/required/amsmath/amsmath.pdf)


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