In LaTeX können mathematische Formeln sowohl inline (innerhalb einer Textzeile) als auch als Block (getrennt vom Text) dargestellt werden. Diese Darstellungsmöglichkeiten sind essenziell, um mathematische Dokumente klar und übersichtlich zu gestalten. In diesem Abschnitt konzentrieren wir uns auf die Formatierung und Nummerierung von mathematischen Formeln.
Mathematikmodus in LaTeX:
Inline-Modus: Der Inline-Modus wird verwendet, um mathematische Ausdrücke in eine Textzeile einzufügen. Dies geschieht mit Hilfe von Dollarzeichen $...$. Beispielsweise wird die Pythagoras-Formel in einem Satz wie folgt dargestellt:
In einem rechtwinkligen Dreieck gilt $c = \sqrt{a^2 + b^2}$.
Dieser Ausdruck wird innerhalb der Textzeile angezeigt und ist geeignet für kurze Formeln und mathematische Symbole.
Display-Modus: Der Display-Modus wird für größere oder wichtigere Formeln verwendet, die eine separate Zeile beanspruchen sollen. Dies geschieht entweder durch die Verwendung von \[...\] oder durch die Umgebung equation. Beide Methoden zentrieren die Formel in einer eigenen Zeile.
Beispiel mit \[...\]:
\[ E = mc^2 \]
Diese Methode erzeugt eine zentrierte Formel ohne Nummerierung.
Beispiel mit equation-Umgebung:
\begin{equation}
E = mc^2
\end{equation}
Diese Methode zentriert die Formel und nummeriert sie automatisch.
Nummerierung von Formeln:
Formeln in wissenschaftlichen Dokumenten müssen oft nummeriert werden, um später auf sie verweisen zu können. Die equation-Umgebung in LaTeX nummeriert Formeln automatisch. Dies ist besonders nützlich, wenn man in einem Text auf eine bestimmte Gleichung Bezug nehmen möchte.
Beispiel einer nummerierten Gleichung:
\begin{equation}
E = mc^2
\label{eq:energy}
\end{equation}
In diesem Beispiel wird der Formel eine Nummer zugewiesen und ein Label (\label{eq:energy}) hinzugefügt. Dieses Label kann verwendet werden, um später im Text auf diese Formel zu verweisen.
Verweise auf nummerierte Gleichungen:
Um auf eine nummerierte Gleichung zu verweisen, verwendet man den Befehl \ref{} oder \eqref{}. Der Unterschied zwischen beiden Befehlen besteht darin, dass \eqref{} automatisch runde Klammern um die Nummer der Gleichung setzt, was die Lesbarkeit verbessert.
Beispiel eines Verweises:
Wie in Gleichung \eqref{eq:energy} gezeigt, ist die Energie proportional zur Masse.
Dieser Satz wird die Formelnummer (z.B. "(1)") an der Stelle von \eqref{eq:energy} einfügen.
Mehrzeilige Gleichungen:
Für komplexere mathematische Ausdrücke, die sich über mehrere Zeilen erstrecken, bietet LaTeX Umgebungen wie align oder multline an. Diese Umgebungen ermöglichen die saubere Ausrichtung und Nummerierung mehrzeiliger Gleichungen. Bitte beachten Sie hierbei, dass Sie auch das entsprechende amsmath Paket eingebunden haben.
Beispiel mit der align-Umgebung:
\begin{align}
a^2 + b^2 &= c^2 \\
e^{i\pi} + 1 &= 0
\end{align}
Jede Zeile in der align-Umgebung wird nummeriert, und die Gleichungen werden an den &-Zeichen ausgerichtet.
Zusammenfassung:
Das Formatieren und Nummerieren von mathematischen Formeln in LaTeX ist ein mächtiges Werkzeug, um wissenschaftliche Dokumente klar und strukturiert zu gestalten. Der Inline-Modus eignet sich für kurze Ausdrücke innerhalb von Textzeilen, während der Display-Modus für wichtigere, separate Formeln verwendet wird. Die equation-Umgebung sorgt für automatische Nummerierung, und mit \label{} und \eqref{} können diese Nummern zur Referenzierung verwendet werden. Für mehrzeilige Gleichungen bieten sich spezielle Umgebungen wie align an, die eine saubere Ausrichtung und Nummerierung ermöglichen.