大方程式超出边缘，要将其居中吗？

Question

我有一个大方程

\begin{document}

\begin{gather}
W = \frac{1}{2\mu_0}(\frac{\Psi'^2 \pi^2}{b^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 n^2 (ab/4) + \frac{\Psi'^2 \pi^2}{a^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 m^2 (ab/4) + \Psi'^2ab(\mu^2 + \sum_{m,n} \frac{8a_{mn} \mu^2}{\pi^2 mn} + \frac{a_{mn}^2 \mu^2}{4})) \notag \\[1ex]
W = \frac{\Psi'^2 ab}{2\mu_0}(\mu^2 + \sum_{m,n} [ \frac{a_{mn}^2}{4}(\frac{m^2 \pi^2 }{a^2} + \frac{n^2 \pi^2}{b^2} + \mu^2) + \frac{8a_{mn}\mu^2}{\pi^2 mn}]). \label{eq:energycart}
\end{gather}

\end{document}

在我的文档设置中，第一个方程式刚好超出预期边距，因此未位于页面中间（左侧保持在边距上，右侧偏离）。有没有办法让方程式居中，即使它超出了边距？我不想将方程式分成两行。

Answer 1

您的直觉可能是不要在第一个方程式中插入换行符。但是，不插入换行符的印刷后果将非常严重。例如，第一个方程式将完全压倒第二个方程式，而印刷原因却无法辨别。此外，如果所有内容都放在一行上，人眼能够吸收的内容是有限的；提供精心选择的换行符几乎肯定会帮助读者理解您想要表达的内容。我还会使用大括号（使用\biggand \Big）。

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}
\begin{align}
W &= \frac{1}{2\mu_0}\biggl[
\frac{\Psi'^2 \pi^2}{b^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 n^2 (ab/4) + \frac{\Psi'^2 \pi^2}{a^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 m^2 (ab/4) \notag\\ 
&\qquad+ \Psi'^2ab\biggl(\mu^2 + \sum_{m,n} \frac{8a_{mn} \mu^2}{\pi^2 mn} + \frac{a_{mn}^2 \mu^2}{4}\biggr)\biggr] \notag \\[1ex]
W &= \frac{\Psi'^2 ab}{2\mu_0}\biggl[\mu^2 + \sum_{m,n} \biggl( \frac{a_{mn}^2}{4}\Bigl(\frac{m^2 \pi^2 }{a^2} + \frac{n^2 \pi^2}{b^2} + \mu^2\Bigr) + \frac{8a_{mn}\mu^2}{\pi^2 mn}\biggr)\biggr]. \label{eq:energycart}
\end{align}
\end{document}

Answer 2

也许你不想把第一个方程分成两行；但读者们会这样做，并会感激你的。不过，我告诉你怎么做，希望你不要这么做。

\documentclass{article}
\usepackage[pass,showframe]{geometry} % for the page frame
\usepackage{amsmath}
\usepackage{mathtools} % for \mathclap
\begin{document}
The following is good
\begin{align}
\begin{split}
W &= 
  \frac{1}{2\mu_0}\biggl(
    \frac{\Psi'^2 \pi^2}{b^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 n^2 \frac{ab}{4} +
    \frac{\Psi'^2 \pi^2}{a^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 m^2 \frac{ab}{4} + {} \\
  &\qquad\qquad
    \Psi'^2ab\biggl(
      \mu^2 + \sum_{m,n} \frac{8a_{mn} \mu^2}{\pi^2 mn} + \frac{a_{mn}^2 \mu^2}{4}
    \biggr)
  \biggr) 
\end{split}
\notag\\[1ex]
W &= 
  \frac{\Psi'^2 ab}{2\mu_0}\biggl(
    \mu^2 + \sum_{m,n} \biggl[
      \frac{a_{mn}^2}{4}\left(\frac{m^2 \pi^2 }{a^2} + \frac{n^2 \pi^2}{b^2} + \mu^2\right) +
      \frac{8a_{mn}\mu^2}{\pi^2 mn}
    \biggr]
  \biggr).
\label{eq:energycart}
\end{align}
On the other hand, this is really bad
\begin{gather}
\mathclap{
  W = 
  \frac{1}{2\mu_0}\biggl(
    \frac{\Psi'^2 \pi^2}{b^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 n^2 \frac{ab}{4} +
    \frac{\Psi'^2 \pi^2}{a^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 m^2 \frac{ab}{4} + 
    \Psi'^2ab\biggl(
      \mu^2 + \sum_{m,n} \frac{8a_{mn} \mu^2}{\pi^2 mn} + \frac{a_{mn}^2 \mu^2}{4}
    \biggr)
  \biggr) 
}
\notag\\[1ex]
W = 
  \frac{\Psi'^2 ab}{2\mu_0}\biggl(
    \mu^2 + \sum_{m,n} \biggl[
      \frac{a_{mn}^2}{4}\left(\frac{m^2 \pi^2 }{a^2} + \frac{n^2 \pi^2}{b^2} + \mu^2\right) +
      \frac{8a_{mn}\mu^2}{\pi^2 mn}
    \biggr]
  \biggr).
%\label{eq:energycart}
\end{gather}
\end{document}

我用split它来表示第一个等式，以防你想给它分配一个数字（我认为你应该这样做）。

Answer 3

如果你确实想让第一个方程式保持在同一行，那么用 替换(ab/4)就\,\frac{ab}{4}可以了 — 在我看来，这样看起来会更好。或者，你可以使用\mathclap来自包的命令，该 mathtools命令的第一行只有一个gather环境：

\documentclass{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[showframe, nomarginpar]{geometry}
\usepackage{mathtools}

\begin{document}

\begin{align}
W &= \frac{1}{2\mu_0}\biggl[
\frac{\Psi'^2 \pi^2}{b^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 n^2\,\frac{ab}{4}+ \frac{\Psi'^2 \pi^2}{a^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 m^2\,\frac{ab}{4} + \Psi'^2ab\biggl(\mu^2 + \sum_{m,n} \frac{8a_{mn} \mu^2}{\pi^2 mn} + \frac{a_{mn}^2 \mu^2}{4}\biggr)\biggr] \notag \\[1ex]
W &= \frac{\Psi'^2 ab}{2\mu_0}\biggl[\mu^2 + \sum_{m,n} \biggl( \frac{a_{mn}^2}{4}\Bigl(\frac{m^2 \pi^2 }{a^2} + \frac{n^2 \pi^2}{b^2} + \mu^2\Bigr) + \frac{8a_{mn}\mu^2}{\pi^2 mn}\biggr)\biggr]. \label{eq:energycart}
\end{align}

\begin{gather}
\notag \mathclap{W = \frac{1}{2\mu_0}\biggl[
\frac{\Psi'^2 \pi^2}{b^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 n^2(ab/4)+ \frac{\Psi'^2 \pi^2}{a^2} \sum_{m,n} a_{mn}^2 m^2(ab/4)+ \Psi'^2ab\biggl(\mu^2 + \sum_{m,n} \frac{8a_{mn} \mu^2}{\pi^2 mn} + \frac{a_{mn}^2 \mu^2}{4}\biggr)\biggr]}\\[1ex]
W = \frac{\Psi'^2 ab}{2\mu_0}\biggl[\mu^2 + \sum_{m,n} \biggl( \frac{a_{mn}^2}{4}\Bigl(\frac{m^2 \pi^2 }{a^2} + \frac{n^2 \pi^2}{b^2} + \mu^2\Bigr) + \frac{8a_{mn}\mu^2}{\pi^2 mn}\biggr)\biggr]. \label{eq:energycart}
\end{gather}

\end{document}