{align} 和其相关对象的垂直间距异常？

Question 1

如果你添加\showoutput，你会看到

...\hbox(10.14995+4.35004)x390.0, glue set 368.11467fil []
...\glue -13.5
...\penalty 300
...\glue(\lineskip) 1.0
...\hbox(19.0+12.99998)x390.0, glue set 305.5215fil []

这告诉您额外的垂直空间是\lineskip粘连。正如 Andrew Swan 的回答所建议的那样，您可以隐藏高度，这将阻止使用行间粘连，但这有过度打印的危险。另一种方法是使用\strut-s 来确保基线间距，然后补偿行间粘连以及基线跳过：

\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

Question \#1.

\showoutput
\showboxdepth3

Why do we get bad alignment with the following code?

\noindent
$-3x$\strut\\[\dimexpr-\baselineskip-\lineskip\relax]%
\strut$\begin{aligned}\!
    \phantom{-3x} (x+1) & = 4 \\ & = 2^2  
\end{aligned}$

\end{document}

在此处输入图片描述

Answer

如果你添加\showoutput，你会看到

...\hbox(10.14995+4.35004)x390.0, glue set 368.11467fil []
...\glue -13.5
...\penalty 300
...\glue(\lineskip) 1.0
...\hbox(19.0+12.99998)x390.0, glue set 305.5215fil []

这告诉您额外的垂直空间是\lineskip粘连。正如 Andrew Swan 的回答所建议的那样，您可以隐藏高度，这将阻止使用行间粘连，但这有过度打印的危险。另一种方法是使用\strut-s 来确保基线间距，然后补偿行间粘连以及基线跳过：

\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

Question \#1.

\showoutput
\showboxdepth3

Why do we get bad alignment with the following code?

\noindent
$-3x$\strut\\[\dimexpr-\baselineskip-\lineskip\relax]%
\strut$\begin{aligned}\!
    \phantom{-3x} (x+1) & = 4 \\ & = 2^2  
\end{aligned}$

\end{document}

在此处输入图片描述

Question 2

重写答案

aligned不带可选参数的基本定义是将其材料放在一个\vcenter框中。\vcenter将其内容相对于公式的轴垂直居中放置，这高于基线。如果您不开始新行，那么您将看到材料以这种方式垂直居中。

当您开始新行时，LaTeX 会首先为基线添加垂直跳跃，然后查看下一行是否与上一行不重叠。如果下一行的顶部在上一行\lineskiplimit的底部之内，\baselineskip则会被忽略并\lineskip添加到行之间，即第一行的底部和第二行的顶部之间。

在您的案例中，aligned下一行上的环境（有 2 行或更多行）足够高，因此这会产生影响，因此间距在\lineskip环境顶部之前，在环境中，材料是这样的，第一行的基线低于\baselineskip顶部。因此备份\baselineskip是不够的，正如 David Carlisle 解释的那样。在您的测试案例 2 和 3 中，对齐的材料不超过一行高，因此\lineskip不会启动。

需要注意的一点是aligned插入支柱以使线条高度均匀。这样做的结果是，具有正常高度/深度的单条线aligned最终会与基线对齐。

如果您给出aligned选项[t]，则它会切换到\vtop而不是\vcenter。这会将对齐的基线设置为对齐中第一行的基线，更适合您的目的。

下面的示例演示了这一点，并将\vtop和\vcenter进行了比较aligned：

演示输出

\documentclass{article}

\usepackage{amsmath}

\setlength{\parindent}{0pt}
\setlength{\parskip}{10pt}

\begin{document}

\verb+aligned+: no newlines

$3x$%
$\vcenter{\hbox{$a$}}$%
$3x$%
$\vcenter{\hbox{$\strut a$}}$%
$3x$%
$\begin{aligned}a\end{aligned}$%
$3x$%
$\begin{aligned}u\\v\\w\end{aligned}$

\verb+aligned+: with newlines

$3x$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{1.1em}$\vcenter{\hbox{$a$}}$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{1.7em}$3x$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{2.8em}$\vcenter{\hbox{$\strut a$}}$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{3.4em}$3x$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{4.5em}$\begin{aligned}a\end{aligned}$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{5.5em}$3x$\\[-\baselineskip]\\[-\baselineskip]%
\hspace*{6.6em}$\begin{aligned}u\\v\\w\end{aligned}$

\verb+aligned[t]+: no newlines

$3x$%
$\vtop{\hbox{$a$}}$%
$3x$%
$\begin{aligned}[t]u\\v\\w\end{aligned}$

\verb+aligned[t]+: with newlines

$3x$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{1.1em}$\vtop{\hbox{$a$}}$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{1.7em}$3x$\\[-\baselineskip]%
\hspace*{2.8em}$\begin{aligned}[t]u\\v\\w\end{aligned}$

\end{document}

[t]但是，如果对齐的第一行上有高材料，则即使使用选项：基线现在向下移动该行的高度加上\lineskip（加上前一行的深度），换行也会更难控制。在某些情况下，您可以\smash在第一行的任何高垂直材料上使用aligned。以下示例具有由引入的夸张的高材料\vrule。

示例输出

\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
\noindent
$-3x$\\[-\baselineskip]
$\begin{aligned}[t]
    \phantom{-3x} \smash{\vrule height 30pt (x+1)} & = 4 \\ & = 2^2
\end{aligned}$

\noindent
in contrast to:

\noindent
$-3x$\\[-\baselineskip]
$\begin{aligned}
    \phantom{-3x} \vrule height 30pt (x+1) & = 4 \\ & = 2^2
\end{aligned}$

\noindent
$-3x$\\[-\baselineskip]
$\begin{aligned}[t]
    \phantom{-3x} \vrule height 30pt (x+1) & = 4 \\ & = 2^2
\end{aligned}$
\end{document}

一般来说，您需要\vphantom在前进的材料中引入一个，以便为高材料提供垂直空间。

但是，你为什么要开辟一条新路线对我来说是一个谜：

单行输出

\documentclass[12pt]{article}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
\noindent
$-3x$%
$\begin{aligned}[t]\!
  \vrule height 30pt (x+1) & = 4 \\ & = 2^2  
\end{aligned}$

\end{document}

Answer