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LaTeX Extra > LaTeX Pakete > Mathtools Die Seite als PDF Mathtools Paket


mathtools


Das mathtools Paket beseitigt zum einen Fehler und Probleme im amsmath Paket und verbessert zum anderem einige der Umgebungen des amsmath Paketes. Zusätzlich stellt es selbst noch neue Umgebungen und Befehle bereit. Dabei handelt es sich zumeist um Lösungen, die bisher nur verstreut vorlagen und in diesem Paket zusammengefasst sind. Die hier gezeigte kurze Vorstellung des Paketes bezieht sich auf die Version 1.13 (2013) und stellt nur einen Teil der Möglichkeiten dar die das mathtools Paket bereit stellt. Das Hauptaugenmerk wird dabei auf die verbesserten Umgebungen und einen Teil der neuen Befehle gelegt.

Das Paket selbst bindet neben dem amsmath Paket noch die folgenden vier Pakete ein, keyval, calc, mhsetup und das graphicx Paket.

Einbinden von mathtools


Das Paket wird mit \usepackage{mathtools} eingebunden. Beim Einbinden des Paktes können auch Optionen gesetzt werden.

Optionen


Das Paket umfasst fünf Optionen von denen zwei, fixamsmath und disallowspaces, automatisch gesetzt werden. Die anderen drei Optionen spielen in der normalen Anwendung keine Rolle.

fixamsmath
Die fixamsmath Option wird standardmäßig gesetzt und behebt zwei Fehler des amsmath Paketes.
donotfixamsmathbugs
Wird die donotfixamsmathbugs Option gesetzt werden die Fehler im amsmath Paket nicht behoben. Daher kann von der Verwendung dieser Option nur abgeraten werden.
disallowspaces
Die disallowspaces Option wird auch standardmäßig gesetzt und verhindert einen Abstand vor den optionalen Argumenten, da dies zu Problemen bei den abgesetzten Umgebungen führen kann.
allowspaces
Die Option allowspaces hebt das Verhindern der Abstände wieder auf.
nonrobust
Mit dem Update des mathtools Paketes 2013 wurden die Befehle \(\) und \[\] robust gemacht. Will man das wieder rückgängig machen muss die Option nonrobust gesetzt werden.

Neue Befehle und Umgebungen


Das Paket mathtools bringt nicht nur eigene, das heißt neue, Befehle und Umgebungen mit, sondern verbessert auch bereits bestehende Befehle und Umgebungen. Diese Verbesserungen beziehen sich dabei nicht alleine auf die Befehle die aus dem amsmath Paket stammen, zusätzlich werden auch einige Befehle die aus dem Standard LATEX stammen verändert.

Klammern


Die zwei Befehle \underbrace{Oben}_{Unten} und \overbrace{Unten}^{Oben} wurden angepasst, sodass das Problem mit der Schriftgröße beseitigt wurde. Bisher waren die Befehle für die Standardschriftgröße von 10 pt optimiert. Sollen die bisherigen Varianten verwendet werden kann dies über die zwei Befehle \LaTeXunderbrace{Oben}_{Unten} und \LaTeXoverbrace{Unten}^{Oben} erfolgen.

Nebend den geschweifeten ist jetzt auch die Verwendung von eckigen Klammern möglich. Der Underbracket und Overbracket Befehl erlauben die Verwendung von eckigen Klammen, dabei kann die Dicke der Klammer und die Höhe dieser festgelegt werden.

\underbracket[Dicke][Hoehe]{Oben}_{Unten}
und
\overbracket[Dicke][Hoehe]{Unten}^{Oben}

Unterklammern
$\underbracket{a+\dots+a}_{\text{n-mal}} = na $
$\underbracket{a+\dots+a}_{\text{n-mal}} = na $

$\underbracket[0.5pt][5pt]{a+\dots+a}_{\text{n-mal}} = na $
$\underbracket[0.5pt][5pt]{a+\dots+a}_{\text{n-mal}} = na $

Überklammern
$\overbracket{a+\dots+a}^{\text{n-mal}} = na $
$\overbracket{a+\dots+a}^{\text{n-mal}} = na $

$\overbracket[0.5pt][5pt]{a+\dots+a}^{\text{n-mal}} = na $
$\overbracket[0.5pt][5pt]{a+\dots+a}^{\text{n-mal}} = na $

Matrizen


Zwar stellt das amsmath Paket bereits eine Auswahl an verschieden geklammerten Matrizen bereit, aber diese haben den Nachteil, dass die Ausrichtung der Spalten nicht festgelegt werden kann. Dies betrifft nicht nur die normalen Matriezen, sondern auch die Matrizen die für die Verwendung im Fließtext vergesehen sind. Bei diesen wurde zusätzlich die Handhabung bezüglich der verschieden Klammerungen deutlich verbessert.

Zu Beginn die umgeklammerte Fassung der Matrizen:

Rechts
$\begin{matrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{matrix*}$
        
$\begin{matrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{matrix*}$



Zentriert
$\begin{matrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{matrix*}$
        
$\begin{matrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{matrix*}$



Links
$\begin{matrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{matrix*}$
        
$\begin{matrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{matrix*}$


Matrizen mit runden Klammern:


Rechts
$\begin{pmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{pmatrix*}$
        
$\begin{pmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{pmatrix*}$



Zentriert
$\begin{pmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{pmatrix*}$
        
$\begin{pmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{pmatrix*}$



Links
$\begin{pmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{pmatrix*}$
        
$\begin{pmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{pmatrix*}$


Matrizen mit eckigen Klammern:


Rechts
$\begin{bmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{bmatrix*}$
        
$\begin{bmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{bmatrix*}$



Zentriert
$\begin{bmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{bmatrix*}$
        
$\begin{bmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{bmatrix*}$



Links
$\begin{bmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{bmatrix*}$
        
$\begin{bmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{bmatrix*}$


Matrizen mit geschweiften Klammern:


Rechts
$\begin{Bmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{Bmatrix*}$
        
$\begin{Bmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{Bmatrix*}$



Zentriert
$\begin{Bmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{Bmatrix*}$
        
$\begin{Bmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{Bmatrix*}$



Links
$\begin{Bmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{Bmatrix*}$
        
$\begin{Bmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{Bmatrix*}$

Matrizen mit Betrag-Strichen:

Rechts
$\begin{vmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{vmatrix*}$
        
$\begin{vmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{vmatrix*}$



Zentriert
$\begin{vmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{vmatrix*}$
        
$\begin{vmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{vmatrix*}$



Links
$\begin{vmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{vmatrix*}$
        
$\begin{vmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{vmatrix*}$

Matrizen mit Norm-Strichen:


Rechts
$\begin{Vmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{Vmatrix*}$
        
$\begin{Vmatrix*}[r]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{Vmatrix*}$



Zentriert
$\begin{Vmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{Vmatrix*}$
        
$\begin{Vmatrix*}[c]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{Vmatrix*}$



Links
$\begin{Vmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2} 
\end{Vmatrix*}$
        
$\begin{Vmatrix*}[l]
-a_{1} & a_{2} \\
b_{1} & -b_{2}
\end{Vmatrix*}$

Matrizen im Text
Hier wurde die bisherige Umgebung verbessert und erweitert.

Der Text ist $\begin{smallmatrix*}[Ausrichtung:r,c,l]
  -a&b\\ c&-d
\end{smallmatrix*} $ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{smallmatrix*}[r]
  -a&b\\ c&-d
\end{smallmatrix*} $ nur Fassade.
Der Text ist $\begin{smallmatrix*}[r]
-a&b\\ c&-d
\end{smallmatrix*} $ nur Fassade.

Matrizen im Text ohne Ausrichtung

Der Text ist $\begin{psmallmatrix}
  -a&b\\ c&-d \end{psmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{psmallmatrix}
-a&b\\ c&-d \end{psmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{bsmallmatrix}
  -a&b\\ c&-d \end{bsmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{bsmallmatrix}
-a&b\\ c&-d \end{bsmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{Bsmallmatrix}
  -a&b\\ c&-d \end{Bsmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{Bsmallmatrix}
-a&b\\ c&-d \end{Bsmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{vsmallmatrix}
  -a&b\\ c&-d \end{vsmallmatrix}$ nur Fassade.
Der Text ist $\begin{vsmallmatrix}
-a&b\\ c&-d \end{vsmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{Vsmallmatrix}
  -a&b\\ c&-d \end{Vsmallmatrix}$ nur Fassade.

Der Text ist $\begin{Vsmallmatrix}
-a&b\\ c&-d \end{Vsmallmatrix}$ nur Fassade.

Matrizen im Text mit Ausrichtung

$\begin{psmallmatrix*}[r]  -a&b\\ c&-d \end{psmallmatrix*}$

$\begin{psmallmatrix*}[r]-a&b\\ c&-d \end{psmallmatrix*}$

$\begin{bsmallmatrix*}[r]  -a&b\\ c&-d \end{bsmallmatrix*}$

$\begin{bsmallmatrix*}[r]-a&b\\ c&-d \end{bsmallmatrix*}$

$\begin{Bsmallmatrix*}[r]  -a&b\\ c&-d \end{Bsmallmatrix*}$

$\begin{Bsmallmatrix*}[r]-a&b\\ c&-d \end{Bsmallmatrix*}$

$\begin{vsmallmatrix*}[r]  -a&b\\ c&-d \end{vsmallmatrix*}$

$\begin{vsmallmatrix*}[r]-a&b\\ c&-d \end{vsmallmatrix*}$

$\begin{Vsmallmatrix*}[r]  -a&b\\ c&-d \end{Vsmallmatrix*}$

$\begin{Vsmallmatrix*}[r]-a&b\\ c&-d \end{Vsmallmatrix*}$

Fallunterscheidung

Cases bisher
$f(x) = \begin{cases}
 5 & \text{1. Fall} \\
23 & \text{2. Fall} 
\end{cases}$
$f(x) = \begin{cases}
5 & \text{1. Fall} \\
23 & \text{2. Fall}
\end{cases}$



Mit der *-Variante ist die zweite Spalte Text.

$f(x) = \begin{cases*}
 5 & 1. Fall \\
23 & 2. Fall 
\end{cases*}$
$f(x) = \begin{cases*}
5 & 1. Fall \\
23 & 2. Fall
\end{cases*}$


Cases bisher
$f(x) = \begin{cases}
 5 & x \geq 0 \\
\int x^{2} \ dx & \text{sonst} 
\end{cases}$
$f(x) = \begin{cases}
5 & x \geq 0 \\
\int x^{2} \ dx & \text{sonst}
\end{cases}$



Mit dcases wird eine verbesserte Darstellung erreicht.

$f(x) = \begin{dcases}
 5 & x \geq 0 \\
\int x^{2} \ dx & \text{sonst} 
\end{dcases}$
$f(x) = \begin{dcases}
5 & x \geq 0 \\
\int x^{2} \ dx & \text{sonst}
\end{dcases}$


Cases bisher
$f(x) = \begin{cases}
 5 & \text{1. Fall} \\
\int x^{2} \ dx & \text{2. Fall} 
\end{cases}$
$f(x) = \begin{cases}
5 & \text{1. Fall}\\
\int x^{2} \ dx & \text{2. Fall}
\end{cases}$


Verbesserte Darstellung und Textspalte:

$f(x) = \begin{dcases*}
 5 & 1. Fall \\
\int x^{2} \ dx & 2. Fall 
\end{dcases*}$
$f(x) = \begin{dcases*}
5 & 1. Fall \\
\int x^{2} \ dx & 2. Fall
\end{dcases*}$


Fallunterscheidung rechts

$\begin{rcases}
 5 & \text{1. Fall} \\
23 & \text{2. Fall} 
\end{rcases} \Rightarrow$
$\begin{rcases}
5 & \text{1. Fall} \\
23 & \text{2. Fall}
\end{rcases} \Rightarrow$


Rechts mit Textspalte:

$\begin{rcases*}
 5 & 1. Fall \\
23 & 2. Fall 
\end{rcases*} \Rightarrow$
$\begin{rcases*}
5 & 1. Fall \\
23 & 2. Fall
\end{rcases*} \Rightarrow$


Rechts mit verbesserter Darstellung:

$\begin{drcases}
 x^{2} & \text{1. Fall} \\
\int x \ dx & \text{2. Fall} 
\end{drcases} \Rightarrow$
$\begin{drcases}
x^{2} & \text{1. Fall} \\
\int x \ dx & \text{2. Fall}
\end{drcases} \Rightarrow$


Rechts mit verbesserter Darstellung und Textspalte:

$\begin{drcases*}
 x^{2} & 1. Fall \\
\int x \ dx & 2. Fall  
\end{drcases*} \Rightarrow$
$\begin{drcases*}
x^{2} & 1. Fall \\
\int x \ dx & 2. Fall
\end{drcases*} \Rightarrow$


Text in Gleichungen / Formeln
Bisher mit amsmath :

\begin{align*}
a - b &\geq 0\\
\intertext{andernfalls gilt}
a -b &< 0 
\end{align*}

\begin{align*}
a - b &\geq 0\\
\intertext{andernfalls gilt}
a -b &< 0
\end{align*}


Neu mit mathtools :

\begin{align*}
a - b &\geq 0\\
\shortintertext{andernfalls gilt}
a -b &< 0 
\end{align*}

\begin{align*}
a - b &\geq 0\\
\shortintertext{andernfalls gilt}
a -b &< 0
\end{align*}


Laufindex und Exponent

Verschieben des Laufindex

\[ 
X = \sum_{1\le i\le j\le n} X_{ij}
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{1\le i\le j\le n} X_{ij}
\end{displaymath}



\[
X = \sum_{\mathllap{1\le i\le j\le n}} X_{ij}
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{\mathllap{1\le i\le j\le n}} X_{ij}
\end{displaymath}



\[
X = \sum_{\mathrlap{1\le i\le j\le n}} X_{ij}
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{\mathrlap{1\le i\le j\le n}} X_{ij}
\end{displaymath}



\[
X = \sum_{\mathclap{1\le i\le j\le n}} X_{ij}
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{\mathclap{1\le i\le j\le n}} X_{ij}
\end{displaymath}



Den Exopenten nach unten ziehen

\begin{equation*}
 \sum_{i=0}^{n} Y^{e^{i^{2}}}
\end{equation*}
\begin{equation*}
\sum_{i=0}^{n} Y^{e^{i^{2}}}
\end{equation*}



\begin{equation*}
 \sum_{i=0}^{n} \cramped{Y^{e^{i^{2}}}}
\end{equation*}
\begin{equation*}
\sum_{i=0}^{n} \cramped{Y^{e^{i^{2}}}}
\end{equation*}


\[
y^{y} \text{ vs. } \cramped{y^{y}}
\]

\begin{displaymath}
y^{y} \text{ vs. } \cramped{y^{y}}
\end{displaymath}



Laufindex und Exponent verschieben

\[
X = \sum_{a^{2}\le b^{2}\le c^{2} }\ldots
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{a^{2}\le b^{2}\le c^{2} }\ldots
\end{displaymath}



\[
X = \sum_{\crampedllap{a^{2}\le b^{2}\le c^{2} }}\ldots
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{\crampedllap{a^{2}\le b^{2}\le c^{2}}}\ldots
\end{displaymath}



\[
X = \sum_{\crampedrlap{a^{2}\le b^{2}\le c^{2}}}\ldots
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{\crampedrlap{a^{2}\le b^{2}\le c^{2}}}\ldots
\end{displaymath}



\[
X = \sum_{\crampedclap{a^{2}\le b^{2}\le c^{2}}}\ldots
\]

\begin{displaymath}
X = \sum_{\crampedclap{a^{2}\le b^{2}\le c^{2}}}\ldots
\end{displaymath}




Quelle: https://www.ctan.org/pkg/mathtools

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