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上下標、分式、括號與矩陣

使用 ^ 寫上標、_ 寫下標,使用 \frac 寫分式。amsmath 提供矩陣、分段函式和更可靠的數學結構。

EasyLaTeX 編譯器設定:XeLaTeX + ctex;需載入 amsmath。

上標與下標

上標使用 ^,下標使用 _:

LaTeX
\[  x^2 + y_1 = z.\]

當上標或下標包含多個字元時,必須用花括號限定範圍:

LaTeX
\[  x^{n+1}, \qquad a_{i,j}, \qquad e^{-x^2}.\]

x^n+1 只會讓 n 成為上標,+1 留在基線;這是初學者最常見的公式錯誤之一。

分式與根號

使用 \frac{分子}{分母}:

LaTeX
\[  \frac{a+b}{c+d}.\]

根號使用 \sqrt{...},n 次根使用可選方括號參數:

LaTeX
\[  \sqrt{x}, \qquad \sqrt[3]{x+y}.\]

巢狀分式在行內會顯得過高。若公式本身需要解釋或包含多層結構,改用獨立公式或拆分推導。

自動伸縮的括號

短內容可直接使用 (、)、[、]。括號包圍分式或矩陣時,使用 \left 和 \right 自動匹配高度:

LaTeX
\[  \left( \frac{a}{b} \right)^2.\]

只有一側需要可見括號時,另一側使用不可見定界符 \left. 或 \right.:

LaTeX
\[  \left. \frac{d}{dx} x^n \right|_{x=1} = n.\]

\left 必須與同一數學組中的 \right 配對。短公式不必濫用自動伸縮括號;過大的括號會影響閱讀。

矩陣

載入 amsmath 後,可使用 pmatrix、bmatrix 等環境。列之間用 & 分隔,行末用 \\ 換行:

LaTeX
\[  \begin{pmatrix}    a & b \\    c & d  \end{pmatrix}\]

常用環境如下:

環境外側定界符
matrix無
pmatrix圓括號
bmatrix方括號
Bmatrix花括號
vmatrix單豎線
Vmatrix雙豎線

分段函式

cases 環境在左側生成大花括號,適合分段定義:

LaTeX
\[  f(x) =  \begin{cases}    x^2, & x \geq 0, \\    -x,  & x < 0.  \end{cases}\]

& 使表示式與條件分列對齊;條件中的中文說明可使用 \text{...}。

常見誤用

把所有內容放進一個花括號

x^{n+1} 需要花括號,但 x^2 不需要。花括號只用於界定指令參數或上、下標範圍,本身不會顯示在 PDF 中。

忘記矩陣行末的雙反斜槓

矩陣中換行是 \\,不是普通文字中的單個反斜槓。最後一行通常不需要 \\。

用普通括號包圍高矩陣

( \begin{matrix} ... \end{matrix} ) 的括號不會自動增高。使用 pmatrix,或使用成對的 \left( 與 \right)。

完整示例

LaTeX
\documentclass[UTF8,a4paper,12pt]{ctexart}\ctexset{contentsname={目錄},listfigurename={插圖目錄},listtablename={表格目錄},figurename={圖},tablename={表}}\usepackage{amsmath}​\begin{document}​\[  x^{n+1} = \frac{x^n \cdot x}{1}.\]​\[  A = \begin{pmatrix}    1 & 2 \\    3 & 4  \end{pmatrix}.\]​\[  f(x) =  \begin{cases}    x^2, & x \geq 0, \\    -x,  & x < 0.  \end{cases}\]​\end{document}
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