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Unix-Praktikum

Dirk Frettloh

Programmkodein LATEX

verbatim

verb

listings

MathematischerSchriftsatz inLATEX

Formelumgebung

MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Vorlesung Unix-Praktikum12. LATEX: Programmkode, Mathematische Texte

Dirk Frettloh

Technische FakultatUniversitat Bielefeld

24. Januar 2018

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Unix-Praktikum

Dirk Frettloh

Programmkodein LATEX

verbatim

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MathematischerSchriftsatz inLATEX

Formelumgebung

MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Willkommen zur zwolften VorlesungWas gab es beim letzten Mal?

I bash-Kurzbefehle

I Der Editor emacs

I LATEXGrundlagen, Fließtext, Gliederung

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Programmkodein LATEX

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MathematischerSchriftsatz inLATEX

Formelumgebung

MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Willkommen zur zwolften VorlesungWas machen wir heute?

Programmkode in LATEXverbatimverblistings

Mathematischer Schriftsatz in LATEXFormelumgebungMathematische SymboleText in FormelnVariablen und FunktionenAllgemeinere KonstruktionenFelder, Vektoren, Matrizen

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Formelumgebung

MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenverbatim und verb

\beginverbatim...\endverbatim

\verb; ... ;

Alles, was im LATEX-code zwischen \beginverbatim und\endverbatim steht, wird Zeichen fur Zeichen ubernommen(und als typewriter gesetzt).

Ebenso alles zwischen \verb; und ;

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenMit der verbatim-Umgebung

\beginverbatim#include <stdio.h>. . . mehr Programmkode . . .\endverbatim

/*

* hello world in C

*/

#include <stdio.h>

int main(int argc, char **argv)

printf("Hello world\n");

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MathematischeSymbole

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzeneinzelne Befehle mit dem \verb-Befehl

LATEX-Quellkode:

Mit \verb|\begintabularlll| beginnt man eine

dreispaltige Tabelle.

Ergebnis:

Mit \begintabularlll beginnt man eine dreispaltigeTabelle.

Hinweis:

I | . . . | klammern den wortlich auszugebenden Befehlsteil ein.

I Nutzbar ist jedes Sonderzeichen, das nicht im Befehlsteilvorkommt:

\verb+\LaTeX+ gibt das \LaTeX-Logo aus.

\LaTeX gibt das LATEX-Logo aus.

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzeneinzelne Befehle mit dem \verb-Befehl

LATEX-Quellkode:

Mit \verb|\begintabularlll| beginnt man eine

dreispaltige Tabelle.

Ergebnis:

Mit \begintabularlll beginnt man eine dreispaltigeTabelle.

Hinweis:

I | . . . | klammern den wortlich auszugebenden Befehlsteil ein.

I Nutzbar ist jedes Sonderzeichen, das nicht im Befehlsteilvorkommt:

\verb+\LaTeX+ gibt das \LaTeX-Logo aus.

\LaTeX gibt das LATEX-Logo aus.

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenmit dem listings-Paket

\usepackagelistings % Makropaket fur Listings

. . .

\begindocument\lstsetlanguage=C % Syntax-Hervorhebung fur C

\beginlstlisting. . . Programmkode wie oben . . .\endlstlisting

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AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenSyntaxabhangiges Einfarben

\usepackagelistings % Makropaket fur Listings\usepackagecolor % Makropaket fur Farben. . .\lstsetlanguage=C % Syntax-Hervorhebung fur C\definecolordkredrgb0.6,0,0\definecolordkgreenrgb0,0.6,0\definecolordkpinkrgb0.6,0,0.6\lstsetkeywordstyle=\colorblue, stringstyle=\colordkred,commentstyle=\colordkgreen, identifierstyle=\colordkpink

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenEinfarben von eigenen Variablen/Funktionen

\definecolordkpinkrgb0.6,0,0.6\definecolordkturquoisergb0,0.6,0.6\lstsetemph=main,printf, emphstyle=\colordkpink,emph=[2]argc,argv,emphstyle=[2]\colordkturquoise

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Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenZeilen numerieren

\lstsetnumbers=left,numberstyle=\small,numbersep=5pt

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzendirekt aus einer Quellkode-Datei einbinden

I Gesamte Quellkode-Datei einbinden:

\lstinputlistinghello.c

I Einen Teil einer Quellkode-Datei einbinden:

\lstinputlisting[firstline=7,lastline=10]hello.c

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenRahmen erzeugen

\beginlstlisting[frame=tRBl]. . .\endlstlisting

oder: \lstinputlisting[...,frame=tRBl]hello.c

(t,r,b,l: top, right, bottom, left;

T,R,B,L: doppelter Strich)

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenUnterschriften erzeugen

\beginlstlisting[frame=trbl,caption=Das \glqq Hello World-Programm\grqq,captionpos=b, label=helloworld]

. . .\endlstlisting

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MathematischeSymbole

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Programmkode setzenUnterschriften erzeugen

\beginlstlisting[frame=trbl,caption=Das \glqq Hello World-Programm\grqq,captionpos=b, label=helloworld]

. . .\endlstlisting

Eigenschaften der Unterschriften:

I Label kann uber \refhelloworld genutzt werden

I \lstlistoflistings erzeugt Verzeichnis der Listings(analog zu listoffigures)

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Mαt~∈Math,e,mAti ,s⊂Hε F Rm∈Ln

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Mathematischer Schriftsatz in LATEXFormelumgebung

Schriftsatz von Formeln hat eigene Traditionen undKonventionen:

f(x)=sin(x) f (x) = sin(x)

Textmodus Mathematischer Modus

...und viele Sonderzeichen, Schreibweisen, Notationen,Darstellungen...

x =1

n

n∑i=1

xi oder AT =

(1− λ 2

2 −1− λ

)

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Text in Formeln

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AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Mathematischer Schriftsatz in LATEXFormelumgebung

Dabei gibt es Formeln im Fließtext, etwa f (x) = ex , oder aberabgesetzte Formeln:

f : R→ R, f (x) = ex

Im Fließtext: mit $ und $ einfassen:

...etwa $f(x)=e^x$

Als abgesetzte Formel in einer Extrazeile: mit \[ und \]einfassen:

\[ f: \mathbbR \to \mathbbR , \, f(x)=e^x \]

Oder mit Nummer: mit der equation-Umgebung:

\beginequationf: \mathbbR \to \mathbbR , \, f(x)=e^x

\endequation

f : R→ R, f (x) = ex (1)

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Mathematischer Schriftsatz in LATEXFormelumgebung

Dabei gibt es Formeln im Fließtext, etwa f (x) = ex , oder aberabgesetzte Formeln:

f : R→ R, f (x) = ex

Im Fließtext: mit $ und $ einfassen:

...etwa $f(x)=e^x$

Als abgesetzte Formel in einer Extrazeile: mit \[ und \]einfassen:

\[ f: \mathbbR \to \mathbbR , \, f(x)=e^x \]

Oder mit Nummer: mit der equation-Umgebung:

\beginequationf: \mathbbR \to \mathbbR , \, f(x)=e^x

\endequation

f : R→ R, f (x) = ex (1)

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Felder, Vektoren,Matrizen

Mathematische Sonderzeichen

Spezielle Buchstaben: α, β, γ, . . . ,A,B,C, . . .

Symbole: ∀, ∃,≤, 6≤,⊗,⇒, . . .

Mathematische Akzente: a′, a, a, ~a, . . .

Kompliziertere (zusammengesetzte):

∞∑n=1

3√n

∫ 1

0h(x) dx

x3

3

∣∣∣∣∣1

x=0

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Felder, Vektoren,Matrizen

Griechische Buchstaben

Mittels $\sigma, \Sigma$ usw: erzuegt man σ,Σ usw.Falls der griechische Buchstabe mit einem lateinischenubereinstimmt: kein eigenes Symbol.

Kein \omikron, \Alpha, denn: o A

α alpha ε, ε epsilon κ kappa ξ xi τ tauβ beta ζ zeta λ lambda π pi φ, ϕ phiγ gamma η eta µ mu ρ, % rho χ chiδ delta θ, ϑ theta ν nu σ sigma ψ psiω omega

(bei zwei Varianten: \phi, \varphi, \theta, \vartheta usw)

Γ Gamma Θ Theta Ξ Xi Σ Sigma Ψ Psi∆ Delta Λ Lambda Π Pi Φ Phi Ω OmegaΥ Upsilon

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Griechische Buchstaben

Mittels $\sigma, \Sigma$ usw: erzuegt man σ,Σ usw.Falls der griechische Buchstabe mit einem lateinischenubereinstimmt: kein eigenes Symbol.

Kein \omikron, \Alpha, denn: o A

α alpha ε, ε epsilon κ kappa ξ xi τ tauβ beta ζ zeta λ lambda π pi φ, ϕ phiγ gamma η eta µ mu ρ, % rho χ chiδ delta θ, ϑ theta ν nu σ sigma ψ psiω omega

(bei zwei Varianten: \phi, \varphi, \theta, \vartheta usw)

Γ Gamma Θ Theta Ξ Xi Σ Sigma Ψ Psi∆ Delta Λ Lambda Π Pi Φ Phi Ω OmegaΥ Upsilon

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Felder, Vektoren,Matrizen

bb Blackboard Bold

Vorab: Einige hier gezeigte Befehle brauchen dieseZusatzmodule:

\usepackageamsmath\usepackageamssymb

Fruher: N, Z, Q, R fur naturliche, ganze, rationale, reelleZahlen.

Heute: N, Z, Q, R. Geeignet fur Tafeln (engl blackboard)

Erzeugen mit $\mathbbN$ usw.

Analog:I $\mathcalA,\mathcalB,\mathcalC$ fur A,B, CI $\mathfrakA,\mathfrakB,...$ fur A,B,C

(cal: calligraphic = Schreibschrift, frak = Fraktur)

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Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

bb Blackboard Bold

Vorab: Einige hier gezeigte Befehle brauchen dieseZusatzmodule:

\usepackageamsmath\usepackageamssymb

Fruher: N, Z, Q, R fur naturliche, ganze, rationale, reelleZahlen.

Heute: N, Z, Q, R.

Geeignet fur Tafeln (engl blackboard)

Erzeugen mit $\mathbbN$ usw.

Analog:I $\mathcalA,\mathcalB,\mathcalC$ fur A,B, CI $\mathfrakA,\mathfrakB,...$ fur A,B,C

(cal: calligraphic = Schreibschrift, frak = Fraktur)

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

bb Blackboard Bold

Vorab: Einige hier gezeigte Befehle brauchen dieseZusatzmodule:

\usepackageamsmath\usepackageamssymb

Fruher: N, Z, Q, R fur naturliche, ganze, rationale, reelleZahlen.

Heute: N, Z, Q, R. Geeignet fur Tafeln (engl blackboard)

Erzeugen mit $\mathbbN$ usw.

Analog:I $\mathcalA,\mathcalB,\mathcalC$ fur A,B, CI $\mathfrakA,\mathfrakB,...$ fur A,B,C

(cal: calligraphic = Schreibschrift, frak = Fraktur)

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

bb Blackboard Bold

Vorab: Einige hier gezeigte Befehle brauchen dieseZusatzmodule:

\usepackageamsmath\usepackageamssymb

Fruher: N, Z, Q, R fur naturliche, ganze, rationale, reelleZahlen.

Heute: N, Z, Q, R. Geeignet fur Tafeln (engl blackboard)

Erzeugen mit $\mathbbN$ usw.

Analog:I $\mathcalA,\mathcalB,\mathcalC$ fur A,B, CI $\mathfrakA,\mathfrakB,...$ fur A,B,C

(cal: calligraphic = Schreibschrift, frak = Fraktur)20 / 38

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Felder, Vektoren,Matrizen

Symbole; Negieren von Symbolen

Beispiele:

I \forall ∀I \exists ∃I \le ≤I \ge ≥I \in ∈

∀n ∈ N∃k ∈ N : k ≥ n

Negieren mit \not:

\not\in, \not\ge, \not\exists, usw.

Klappt oft (nicht immer, bzw sieht nicht immer perfekt aus)

6 ∀n ∈ N∃k ∈ N : k 6≥ n

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Symbole; Negieren von Symbolen

Beispiele:

I \forall ∀I \exists ∃I \le ≤I \ge ≥I \in ∈

∀n ∈ N∃k ∈ N : k ≥ n

Negieren mit \not:

\not\in, \not\ge, \not\exists, usw.

Klappt oft (nicht immer, bzw sieht nicht immer perfekt aus)

6 ∀n ∈ N∃k ∈ N : k 6≥ n

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Normaler Text in Formeln

Text: \mboxText

Zwischenraum:

I \, \: \; \quad (von links nach rechts: breiter)

I Also Text mit Zwischenraum:

\, \mboxText \, oder auch \mbox Text

I negativer Zwischenraum: \!

∀n ∈ N ∃k ∈ N k ≥ n

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MathematischeSymbole

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Mathematische Akzente

a’ a′

a’’ a′′

\bara a\tildea a\veca ~a\hata a usw

Siehe ”Comprehensive list of LATEX symbols”(dort z.B. Index → hat)

Ein paar wenige gibt es auch als breite Version:

\widetilde, \widehat, \overline,\overrightarrow.

Z.B. x + y + z , f + g .

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Mathematische Akzente

a’ a′

a’’ a′′

\bara a\tildea a\veca ~a\hata a usw

Siehe ”Comprehensive list of LATEX symbols”(dort z.B. Index → hat)Ein paar wenige gibt es auch als breite Version:

\widetilde, \widehat, \overline,\overrightarrow.

Z.B. x + y + z , f + g .23 / 38

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Variablen undFunktionen

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Variablen und Funktionsnamen

Konvention:

Variablen und eigene Funktionen: f (x), a,B usw. kursiv (italic)

Zahlen und festdefinierte Funktionen: sin, cos,mod...gerade.Als Befehl: $\sin, \cos, \bmod$.

sin2(x) + cos2(x) = 1; 2 ≡ 7 mod 5

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

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Hoch- und Tiefstellungen

Beispiele:

x^2 x2

x^4n x4n

x i xix i,j xi ,jx^n i xni

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MathematischeSymbole

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Variablen undFunktionen

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Felder, Vektoren,Matrizen

Bruche

\fracZahlerNenner

x2 − 1

x + 1= x − 1

...kann man auch stapeln:

x − 1x

1 + 1x

= x − 1

Wurzeln:

\sqrt[Basis]Ausdruck

\sqrtx√x

\sqrt[3]a+b 3√a + b

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Bruche

\fracZahlerNenner

x2 − 1

x + 1= x − 1

...kann man auch stapeln:

x − 1x

1 + 1x

= x − 1

Wurzeln:

\sqrt[Basis]Ausdruck

\sqrtx√x

\sqrt[3]a+b 3√a + b

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MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Summen und Produkte

Im Fließtext: $\sum i=0^n x i$∑n

i=0 xi

Abgesetzt: \[ sum i=0^n x i \]

n∑i=0

xi

Weitere Operatoren: \prod:∏

, \bigcap:⋂

, \bigvee:∨

, usw.

n! =n∏

i=1

i

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Formelumgebung

MathematischeSymbole

Text in Formeln

Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Fortsetzungspunkte, Integrale

a 1, \ldots, a n a1, . . . , an ”low dots”1+2+ \cdots +n 1 + 2 + · · ·+ n ”center dots”

Integrale analog zu Summen:

$\int a^b f(x) \; dx$ liefert∫ ba f (x) dx

\[ \int a^b f(x) \; dx \] liefert∫ b

af (x) dx

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Fortsetzungspunkte, Integrale

a 1, \ldots, a n a1, . . . , an ”low dots”1+2+ \cdots +n 1 + 2 + · · ·+ n ”center dots”

Integrale analog zu Summen:

$\int a^b f(x) \; dx$ liefert∫ ba f (x) dx

\[ \int a^b f(x) \; dx \] liefert∫ b

af (x) dx

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Mathematische Klammern

Beim Klammern sollte die Große stimmen:

(x

2+ y)

sieht nicht gut aus. Daher:

\left( beliebige Formel \right) (beliebige Formel)\left[ beliebige Formel \right] [beliebige Formel]\left beliebige Formel \right beliebige Formel\left| beliebige Formel \right| |beliebige Formel|(und noch ein paar wenige)(x

2+ y)

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Klammern

Dennoch macht LATEX Klammern manchmal zu groß:

∑i

ai

∣∣∣∣∣∣∑j

xij

∣∣∣∣∣∣p1/p

, schoner so:

(∑i

ai

∣∣∣∑j

xij

∣∣∣p)1/p

Oder aber kleiner, als man mochte:

((a1b1)− (a2b2)) ((a2b1) + (a1b2))

deutlicher so:((a1b1)− (a2b2)

)((a2b1) + (a1b2)

)

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Klammern

Dann kann die Große auch fest gewahlt werden:

( \fracab ) ( ab )

\big( \fracab \big)(ab

)\Big( \fracab \Big)

(ab

)\bigg( \fracab \bigg)

(ab

)

\Bigg( \fracab \Bigg)

(ab

)

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MathematischeSymbole

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Felder (arrays)

Analog zu Tabellen, aber im mathematischen Modus:

\beginarrayccca & b & c \\d & e & f \\\endarray

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Variablen undFunktionen

AllgemeinereKonstruktionen

Felder, Vektoren,Matrizen

Matrizen

Klammern und Felder ergeben Matrizen!

\left( \beginarray ... \endarray \right)

~v + ~w =

xyz

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Unix-Praktikum

Dirk Frettloh

Programmkodein LATEX

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Matrizen

Andere Moglichkeiten:

\beginpmatrixa & b & c \\d & e & f \\\endpmatrix (

a b cd e f

)I pmatrix (...)

I bmatrix [...]

I Bmatrix ...I vmatrix |...|I Vmatrix ‖ . . . ‖.

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Im Fließtext sieht eine Matrix

(a bc d

)recht groß aus. Dafur

gibt es die smallmatrix-Umgebung:

\big( \beginsmallmatrixa&b \\c&d\endsmallmatrix \big)

Damit sieht eine Matrix im Fließtext(a bc d

)harmonischer aus.

Klammern mussen hier mit \big( und \big) erzeugt werden.(Nicht mit \left( ... \right), das wird zu groß)

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Im Fließtext sieht eine Matrix

(a bc d

)recht groß aus. Dafur

gibt es die smallmatrix-Umgebung:

\big( \beginsmallmatrixa&b \\c&d\endsmallmatrix \big)

Damit sieht eine Matrix im Fließtext(a bc d

)harmonischer aus.

Klammern mussen hier mit \big( und \big) erzeugt werden.(Nicht mit \left( ... \right), das wird zu groß)

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Fallunterscheidungen

\left( und \right) mussen paarweise auftreten.

Unterschiedliche Klammern ( ] sind moglich.

\left. und \right. erzeugen unsichtbare Klammern.

f (x) =

−x , falls x < 0x , falls x ≥ 0

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Matrizen mit Auslassungen

Weitere Formen von Punkten:

Neben \cdots · · · auch \vdots... und \ddots . . .

(”vertical dots”, ”diagonal dots”)

a1,1 · · · a1,n...

. . ....

am,1 · · · am,n

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Ende der heutigen Vorlesung

Vielen Dank furs Zuhoren!

Bis nachste Woche!

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