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【Latex 写作】数学公式

目录

一. 基础数学式

1. 分式

  • 单层分式:分子 \over 分母。如:
$$
a+1 \over b+1
$$

编译为

        a 
       
      
        + 
       
      
        1 
       
      
      
      
        b 
       
      
        + 
       
      
        1 
       
      
     
    
   
     a+1 \over b+1 
    
   
 b+1a+1​
  • 多层分式:\frac {分子} {分母}。如:
$$
\frac {\frac ab +1} {\frac {c+2}{d+4} +8}
$$

编译为

         a 
        
       
         b 
        
       
      
        + 
       
      
        1 
       
      
      
       
        
        
          c 
         
        
          + 
         
        
          2 
         
        
        
        
          d 
         
        
          + 
         
        
          4 
         
        
       
      
        + 
       
      
        8 
       
      
     
    
   
     \frac {\frac ab +1} {\frac {c+2}{d+4} +8} 
    
   
 d+4c+2​+8ba​+1​

2. 根式

  • 根式:\sqrt [根指数] {被开方数},缺省根指数时默认为 2。如:
$$
\sqrt [n] {x+y}
$$

编译为

        x 
       
      
        + 
       
      
        y 
       
      
     
       n 
      
     
    
   
     \sqrt [n] {x+y} 
    
   
 nx+y​

3. 对数

  • 对数式:\log_{对数底数}{表达式}。如:
$$
\log_{10}{(x+y)}
$$

编译为

        log 
       
      
        ⁡ 
       
      
     
       10 
      
     
     
     
       ( 
      
     
       x 
      
     
       + 
      
     
       y 
      
     
       ) 
      
     
    
   
     \log_{10}{(x+y)} 
    
   
 log10​(x+y)

4. 最值

  • 最大值:\max_{下标表达式}{最值表达式}
  • 最小值:\min_{下标表达式}{最值表达式}
$$
\max_{1\leq i\leq n}{|x_i|}
$$

编译为

        max 
       
      
        ⁡ 
       
      
      
      
        1 
       
      
        ≤ 
       
      
        i 
       
      
        ≤ 
       
      
        n 
       
      
     
     
     
       ∣ 
      
      
      
        x 
       
      
        i 
       
      
     
       ∣ 
      
     
    
   
     \max_{1\leq i\leq n}{|x_i|} 
    
   
 1≤i≤nmax​∣xi​∣

5. 方程

  • 左对齐方程:使用 \begin{cases}\end{cases} 包裹每个等式。如:
$$
\begin{cases}
a+b+c=2 \\
a-b=4 \\
\end{cases}
$$

编译为

      { 
     
     
      
       
        
         
         
           a 
          
         
           + 
          
         
           b 
          
         
           + 
          
         
           c 
          
         
           = 
          
         
           2 
          
         
        
       
      
      
       
        
         
         
           a 
          
         
           − 
          
         
           b 
          
         
           = 
          
         
           4 
          
         
        
       
      
      
       
        
         
         
           a 
          
         
           + 
          
         
           c 
          
         
           = 
          
         
           5 
          
         
        
       
      
     
    
   
     \begin{cases} a+b+c=2 \\ a-b=4 \\ a+c=5 \end{cases} 
    
   
 ⎩⎨⎧​a+b+c=2a−b=4a+c=5​
  • 指定位置对齐方程:使用 \begin{aligned} 进行对齐,& 表示对齐位置,需要人为加上大号括号。如:
$$
\left\{
\begin{aligned}
a+b&=2 \\
a-b&=4 \\
\end{aligned}
\right.
$$

编译为

      { 
     
     
      
       
        
         
         
           a 
          
         
           + 
          
         
           b 
          
         
           + 
          
         
           c 
          
         
        
       
       
        
         
          
         
           = 
          
         
           2 
          
         
        
       
      
      
       
        
         
         
           a 
          
         
           − 
          
         
           b 
          
         
        
       
       
        
         
          
         
           = 
          
         
           4 
          
         
        
       
      
      
       
        
         
         
           a 
          
         
           + 
          
         
           c 
          
         
        
       
       
        
         
          
         
           = 
          
         
           5 
          
         
        
       
      
     
    
   
     \left\{ \begin{aligned} a+b+c&=2 \\ a-b&=4 \\ a+c&=5 \end{aligned} \right. 
    
   
 ⎩⎨⎧​a+b+ca−ba+c​=2=4=5​

6. 分段函数

$$
y =
\begin{cases}
\sin(x)       & x<0 \\
x^2 + 2x +4   & 0 \leq x < 1 \\
x^3           & x \geq 1 \\
\end{cases}
$$

编译为

      y 
     
    
      = 
     
     
     
       { 
      
      
       
        
         
          
          
            sin 
           
          
            ⁡ 
           
          
            ( 
           
          
            x 
           
          
            ) 
           
          
         
        
        
         
          
          
            x 
           
          
            < 
           
          
            0 
           
          
         
        
       
       
        
         
          
           
           
             x 
            
           
             2 
            
           
          
            + 
           
          
            2 
           
          
            x 
           
          
            + 
           
          
            4 
           
          
         
        
        
         
          
          
            0 
           
          
            ≤ 
           
          
            x 
           
          
            < 
           
          
            1 
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            x 
           
          
            3 
           
          
         
        
        
         
          
          
            x 
           
          
            ≥ 
           
          
            1 
           
          
         
        
       
      
     
    
   
     y = \begin{cases} \sin(x) & x<0 \\ x^2 + 2x +4 & 0 \leq x < 1 \\ x^3 & x \geq 1 \\ \end{cases} 
    
   
 y=⎩⎨⎧​sin(x)x2+2x+4x3​x<00≤x<1x≥1​

7. 累加 / 累乘

  • 累加:\sum_{下标表达式}^{上标表达式}{累加表达式}
  • 累乘:\prod_{下标表达式}^{上标表达式}{累加表达式}
$$
\sum_{i=1}^n \frac{1}{i^2}
$$

编译为

       ∑ 
      
      
      
        i 
       
      
        = 
       
      
        1 
       
      
     
       n 
      
     
     
     
       1 
      
      
      
        i 
       
      
        2 
       
      
     
    
   
     \sum_{i=1}^n \frac{1}{i^2} 
    
   
 i=1∑n​i21​

8. 交集 / 并集

  • 交集:\bigcap_{下标表达式}^{上标表达式}{累加表达式}
  • 并集:\bigcup_{下标表达式}^{上标表达式}{累加表达式}
$$
\bigcap_{i=1}^n {A_i}
$$

编译为

       ⋂ 
      
      
      
        i 
       
      
        = 
       
      
        1 
       
      
     
       n 
      
     
     
     
       A 
      
     
       i 
      
     
    
   
     \bigcap_{i=1}^n {A_i} 
    
   
 i=1⋂n​Ai​

二. 高等数学

1. 极限

  • 极限:\lim_{变量 \to 变量极限} 表达式。如:
$$
\lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x(x+1)}
$$

编译为

        lim 
       
      
        ⁡ 
       
      
      
      
        x 
       
      
        → 
       
      
        + 
       
      
        ∞ 
       
      
     
     
     
       1 
      
      
      
        x 
       
      
        ( 
       
      
        x 
       
      
        + 
       
      
        1 
       
      
        ) 
       
      
     
    
   
     \lim_{x \to +\infty} \frac{1}{x(x+1)} 
    
   
 x→+∞lim​x(x+1)1​

2. 导数

  • 导数:{\rm d}xf^\prime
  • 偏导:$\frac{\partial y}{\partial x}$
  • 梯度:\nabla f(x)
$$
f^\prime(x)=\frac{{\rm d}y}{{\rm d}x}
$$

编译为

       f 
      
     
       ′ 
      
     
    
      ( 
     
    
      x 
     
    
      ) 
     
    
      = 
     
     
      
      
        d 
       
      
        y 
       
      
      
      
        d 
       
      
        x 
       
      
     
    
   
     f^\prime(x)=\frac{{\rm d}y}{{\rm d}x} 
    
   
 f′(x)=dxdy​

3. 积分

  • 不定积分:\int {被积表达式}
  • 定积分:\int_{积分下限}^{积分上限} {被积表达式}
  • 环路积分:\oint_{积分下限}^{积分上限} {被积表达式}
  • 二重积分:$\iint$
  • 三重积分:$\iiint$
$$
\int_0^1 {x^2} {\rm d}x
$$

编译为

       ∫ 
      
     
       0 
      
     
       1 
      
     
     
     
       x 
      
     
       2 
      
     
    
      d 
     
    
      x 
     
    
   
     \int_0^1 {x^2} {\rm d}x 
    
   
 ∫01​x2dx

三. 线性代数

1. 向量

  • 行向量:\left(\begin{array}{ccc}x_1 &\cdots &x_n\end{array}\right)。如:
\vec{x}=
\left(
\begin{array}{ccc}
x_1 &
\cdots &
x_n
\end{array}
\right)

编译为

       x 
      
     
       ⃗ 
      
     
    
      = 
     
     
     
       ( 
      
      
       
        
         
          
          
            x 
           
          
            1 
           
          
         
        
        
         
         
           ⋯ 
          
         
        
        
         
          
          
            x 
           
          
            n 
           
          
         
        
       
      
     
       ) 
      
     
    
   
     \vec{x}= \left( \begin{array}{ccc} x_1 & \cdots & x_n \end{array} \right) 
    
   
 x=(x1​​⋯​xn​​)
  • 列向量:\left(\begin{array}{ccc}x_1 &\cdots &x_n\end{array}\right)。如:
\vec{x}=
\left(
\begin{array}{ccc}
x_1 &
\cdots &
x_n
\end{array}
\right)

编译为

       y 
      
     
       ⃗ 
      
     
    
      = 
     
     
     
       ( 
      
      
       
        
         
          
          
            y 
           
          
            1 
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            ⋮ 
           
           
            
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            y 
           
          
            m 
           
          
         
        
       
      
     
       ) 
      
     
    
   
     \vec{y}= \left( \begin{array}{c} y_1 \\ \vdots \\ y_m \end{array} \right) 
    
   
 y​=​y1​⋮ym​​​

如果向量的字母不止一个,使用

\vec

会导致箭头过小,无法盖住整个向量名,这是可以采用右箭头

$\overrightarrow{AB}$

       A 
      
     
       B 
      
     
    
      → 
     
    
   
  
    \overrightarrow{AB} 
   
  
AB 。其实向量更常见的写法是黑体加粗,即 
$\boldsymbol{x}$

     x 
    
   
  
    \boldsymbol{x} 
   
  
x;

2. 行列式

$$
D=
\left|
\begin{array}{cccc}
{a_{11}} & {a_{12}} & {\cdots} & {a_{1 n}} \\ 
{a_{21}} & {a_{22}} & {\cdots} & {a_{2 n}} \\ 
{\vdots} & {\vdots} & {\ddots} & {\vdots} \\ 
{a_{n 1}} & {a_{n 2}} & {\cdots} & {a_{n n}}
\end{array}
\right|
$$

编译为

      D 
     
    
      = 
     
     
     
       ∣ 
      
      
       
        
         
          
          
            a 
           
          
            11 
           
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
          
            12 
           
          
         
        
        
         
         
           ⋯ 
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             1 
            
           
             n 
            
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            a 
           
          
            21 
           
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
          
            22 
           
          
         
        
        
         
         
           ⋯ 
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             2 
            
           
             n 
            
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            ⋮ 
           
           
            
           
          
         
        
        
         
          
          
            ⋮ 
           
           
            
           
          
         
        
        
         
         
           ⋱ 
          
         
        
        
         
          
          
            ⋮ 
           
           
            
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             n 
            
           
             1 
            
           
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             n 
            
           
             2 
            
           
          
         
        
        
         
         
           ⋯ 
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             n 
            
           
             n 
            
           
          
         
        
       
      
     
       ∣ 
      
     
    
   
     D= \left| \begin{array}{cccc} {a_{11}} & {a_{12}} & {\cdots} & {a_{1 n}} \\ {a_{21}} & {a_{22}} & {\cdots} & {a_{2 n}} \\ {\vdots} & {\vdots} & {\ddots} & {\vdots} \\ {a_{n 1}} & {a_{n 2}} & {\cdots} & {a_{n n}} \end{array} \right| 
    
   
 D=​a11​a21​⋮an1​​a12​a22​⋮an2​​⋯⋯⋱⋯​a1n​a2n​⋮ann​​​

3. 矩阵

  • 稀疏矩阵:
$$
A_{m×n}=
\left[
\begin{array}{cccc}
{a_{11}} & {a_{12}} & {\cdots} & {a_{1 n}} \\ 
{a_{21}} & {a_{22}} & {\cdots} & {a_{2 n}} \\ 
{\vdots} & {\vdots} & {\ddots} & {\vdots} \\ 
{a_{m 1}} & {a_{m 2}} & {\cdots} & {a_{m n}}
\end{array}
\right]
$$

编译为

       A 
      
      
      
        m 
       
      
        × 
       
      
        n 
       
      
     
    
      = 
     
     
     
       [ 
      
      
       
        
         
          
          
            a 
           
          
            11 
           
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
          
            12 
           
          
         
        
        
         
         
           ⋯ 
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             1 
            
           
             n 
            
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            a 
           
          
            21 
           
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
          
            22 
           
          
         
        
        
         
         
           ⋯ 
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             2 
            
           
             n 
            
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            ⋮ 
           
           
            
           
          
         
        
        
         
          
          
            ⋮ 
           
           
            
           
          
         
        
        
         
         
           ⋱ 
          
         
        
        
         
          
          
            ⋮ 
           
           
            
           
          
         
        
       
       
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             m 
            
           
             1 
            
           
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             m 
            
           
             2 
            
           
          
         
        
        
         
         
           ⋯ 
          
         
        
        
         
          
          
            a 
           
           
           
             m 
            
           
             n 
            
           
          
         
        
       
      
     
       ] 
      
     
    
   
     A_{m×n}= \left[ \begin{array}{cccc} {a_{11}} & {a_{12}} & {\cdots} & {a_{1 n}} \\ {a_{21}} & {a_{22}} & {\cdots} & {a_{2 n}} \\ {\vdots} & {\vdots} & {\ddots} & {\vdots} \\ {a_{m 1}} & {a_{m 2}} & {\cdots} & {a_{m n}} \end{array} \right] 
    
   
 Am×n​=​a11​a21​⋮am1​​a12​a22​⋮am2​​⋯⋯⋱⋯​a1n​a2n​⋮amn​​​
  • 增广矩阵:
$$
\left[
\begin{array} {c c | c}        %竖线表示2、3列间插入竖线
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6
\end{array}
\right]
$$

编译为

      [ 
     
     
      
       
        
        
          1 
         
        
       
       
        
        
          2 
         
        
       
       
        
        
          3 
         
        
       
      
      
       
        
        
          4 
         
        
       
       
        
        
          5 
         
        
       
       
        
        
          6 
         
        
       
      
     
    
      ] 
     
    
   
     \left[ \begin{array} {c c | c} %竖线表示2、3列间插入竖线 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \end{array} \right] 
    
   
 [14​25​36​]
$$
\left[
\begin{array}  {c}
1 & 2 & 3 \\
\hline     %插入横线
4 & 5 & 6
\end{array}
\right]
$$

编译为

      [ 
     
     
      
       
        
        
          1 
         
        
       
       
        
        
          2 
         
        
       
       
        
        
          3 
         
        
       
      
      
       
        
        
          4 
         
        
       
       
        
        
          5 
         
        
       
       
        
        
          6 
         
        
       
      
     
    
      ] 
     
    
   
     \left[ \begin{array} {c} 1 & 2 & 3 \\ \hline %插入横线 4 & 5 & 6 \end{array} \right] 
    
   
 [14​25​36​​]
  • 矩阵的关系:
$$A \cong B$$

编译为

      A 
     
    
      ≅ 
     
    
      B 
     
    
   
     A \cong B 
    
   
 A≅B
$$A \sim B$$

编译为

      A 
     
    
      ∼ 
     
    
      B 
     
    
   
     A \sim B 
    
   
 A∼B
$$A \simeq B$$

编译为

      A 
     
    
      ≃ 
     
    
      B 
     
    
   
     A \simeq B 
    
   
 A≃B
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