1  Gleichungen

Das Setzen von Gleichungen stellt eine typische Anwendung von LaTeX dar. Und bereits in der Basis Variante von LaTeX, d.h. ohne das zusätzliche Pakete eingebunden werden, finden sich sieben Umgebungen zum Setzen von Gleichungen. Die nachfolgende Abbildung zeigt eine mögliche Unterteilung der verschiedenen Umgebungen. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden darstellungsgleiche Umgebungen ausgespart.

Abbildung 1: Übersicht der Basis LaTeX Mathematik Umgebung. Eigene Darstellung.

Ausgehend von Abbildung 1 lassen sich die verschieden Umgebungen unterteilen.

1.1  Darstellung der Gleichung im Verhältnis zum Text

Die Frage ob eine Formel / Gleichung im Fließtext oder von diesem abgesetzt dargestellt werden soll, ist die erste Frage die es, bei der Beantwortung nach der Frage der passenden Umgebung, zuerst zu beantworten ist.

Die Darstellung im Fließtext kann mit drei Umgebungen ($, \(,\) und math) gesetzt werden.

Beispiel $ Umgebung
Eingabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
$c = \sqrt{a^{2} + b^{2}}$
und dann kommt wieder Text.

Ausgabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt c = a2 + b2 und dann kommt wieder Text.

Beispiel ( Umgebung
Eingabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
\(c = \sqrt{a^{2} + b^{2}}\)
und dann kommt wieder Text.

Ausgabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt c = a2 + b2 und dann kommt wieder Text.

Beispiel math Umgebung
Eingabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
\begin{math}
c = \sqrt{a^{2} + b^{2}}
\end{math}
und dann kommt wieder Text.

Ausgabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt c = a2 + b2 und dann kommt wieder Text.

Die drei Ausgaben der Umgebungen sind darstellungsgleich. Daher wurde in der Abbildung 1 nur die $-Umgebung gezeigt.

Für die abgesetzte Darstellung stehen vier verschiedene Umgebungen zur Verfügung. Durch das Einbinden von zusätzlichen Paketen erhöht sich die Anzahl der Umgebungen. Die zusätzlichen Umgebungen die durch Pakete wie zum Beispiel amsmath zur Verfügung gestellt werden, verwenden im Allgemeinen die abgesetzte Darstellung.

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2  Ein- oder mehrzeilige Darstellung

Die abgesetzten Formeln / Gleichungen können noch dahingehend unterschieden werden, ob es sich um ein- oder zeilige Formeln / Gleichung handelt.

2.1  Einzeilige Gleichungen

Für den Satz von einzeiligen Formeln / Gleichungen gibt es drei Umgebungen innerhalb von Basis LaTeX. Die zwei Umgebungen \[ ...\] und displaymath+ sind dabei in ihrer Darstellung identisch. Die dritte Umgebung equation weicht in so weit von den zwei anderen ab, als das sie zusätzlich die Formel / Gleichung auch noch nummeriert.

Beispiel displaymath
Eingabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
\begin{displaymath}
c = \sqrt{a^{2} + b^{2}}
\end{displaymath}
und dann kommt wieder Text.

Ausgabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
c =

 

a2 + b2
 
und dann kommt wieder Text.

Beispiel \[ \]
Eingabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
\[
c = \sqrt{a^{2} + b^{2}}
\]
und dann kommt wieder Text.

Ausgabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
c =

 

a2 + b2
 
und dann kommt wieder Text.

Beispiel equation
Eingabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
\begin{equation}
c = \sqrt{a^{2} + b^{2}}
\end{equation}
und dann kommt wieder Text.

Ausgabe:
In einem rechtwinkeligem Dreieck gilt
c =

 

a2 + b2
 
(1)
und dann kommt wieder Text.

Allen drei Umgebungen ist gemeinsam, dass sie die Formel / Gleichung abgesetzt vom Text und zentriert unter diesem darstellen. Bei der equation Umgebung wird zusätzlich noch eine Nummer eingefügt. Die Zählung erfolgt dabei über den Zähler equation.

Hinweis: Im Fall, dass die Dokumentenklassenoption fleqn gesetzt wurde, werden die Formeln / Gleichungen linksbündig gesetzt.

2.2  Mehrzeilige Gleichungen

Im Basis LaTeX gibt es die eqnarray Umgebung mit der mehrzeilige abgesetzte Formeln / Gleichungen gesetzt werden können. Diese können sowohl nummeriert oder unnummeriert als nur teilweise nummeriert werden.

Eingabe:
\begin{eqnarray}
\sin(x)^{\prime} &=& \cos(x)\\
\cos(x)^{\prime} &=& -\sin(x)\\
-\sin(x)^{\prime} &=& -\cos(x)\\
-\cos(x)^{\prime} &=& \sin(x)
\end{eqnarray}

Ausgabe:

sin(x)
=
cos(x)
(2)
cos(x)
=
-sin(x)
(3)
-sin(x)
=
-cos(x)
(4)
-cos(x)
=
sin(x)
(5)

Eingabe:
\begin{eqnarray*}
\sin(x)^{\prime} &=& \cos(x)\\
\cos(x)^{\prime} &=& -\sin(x)\\
-\sin(x)^{\prime} &=& -\cos(x)\\
-\cos(x)^{\prime} &=& \sin(x)
\end{eqnarray*}

Ausgabe:

sin(x)
=
cos(x)
cos(x)
=
-sin(x)
-sin(x)
=
-cos(x)
-cos(x)
=
sin(x)

Eingabe:
\begin{eqnarray}
\sin(x)^{\prime} &=& \cos(x)\\
\cos(x)^{\prime} &=& -\sin(x)\nonumber \\
-\sin(x)^{\prime} &=& -\cos(x)\nonumber \\
-\cos(x)^{\prime} &=& \sin(x)
\end{eqnarray}

Ausgabe:

sin(x)
=
cos(x)
(6)
cos(x)
=
-sin(x)
-sin(x)
=
-cos(x)
-cos(x)
=
sin(x)
(7)

Im Allgemeinen wird jedoch von der Verwendung der eqnarray Umgebung abgeraten.

Alternative Umgebungen für den Satz von mehrzeiligen Gleichungen finden sich unter anderem im amsmath Paket wie etwa die align Umgebung.

3 Hinweise

Die Zeilen welche mit dem Befehl nonumber versehen sind, werden nicht nur nicht nummeriert sie werden auch nicht mitgezählt. Im Fall, dass alle Zeilen nicht gezählt werden sollen, sollte die Stern Variante (hier eqnarray*) verwendet werden anstatt die Zeilen einzeln mit nonumber zu versehen. Da es andernfalls zu Problemen mit anderen Paketen (zum Beispiel hyperref) kommen kann.

Wie man an den Beispielen sehen kann, zählt der Zähler fortlaufend mit. Je nach Dokumentenklasse, hat der Zähler auch einen Rücksetzpunkt. Innerhalb der report Klasse wird der Zähler in einem neuen Kapitel wieder auf den Stand null gesetzt.

Nicht auskommentierte Leerzeilen können zu nicht nachvollziehbaren Fehlermeldungen führen und sollten daher in allen Gleichungsumgebungen vermieden werden.

Fazit

Bei Formeln / Gleichungen im Fließtext und einzeiligen abgesetzten Formeln / Gleichungen reichen die Umgebungen von Basis LaTeX in der Regel aus. Sollen jedoch mehrzeilige Formeln / Gleichungen gesetzt werden ist es ratsam eher Umgebungen aus amsmath oder ähnlichen Zusatzpaketen zu verwenden.