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如何将多行方程拟合到列宽

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如何将多行方程拟合到列宽

我有一个包含多行的方程，超出了列宽。我想修改方程以适应列宽而不分割线。我看过这个问题如何用数学公式拟合线宽，但我不相信它能解决我的问题。我也尝试过 resizebox，但没有成功。这是一个最低限度的工作示例。

\documentclass[journal]{IEEEtran}
\usepackage{amsfonts, amsmath, amsthm, amssymb}
\usepackage{lipsum}
\usepackage{graphicx}

%================%
%  New Commands  %
%================%
% Bold math variables
\newcommand{\fb}{\mathbf{f}}
\newcommand{\xb}{\mathbf{x}}
\newcommand{\hb}{\mathbf{h}}
\newcommand{\ub}{\mathbf{u}}
\newcommand{\eb}{\mathbf{e}}
\newcommand{\pb}{\mathbf{p}}
\newcommand{\qb}{\mathbf{q}}
\newcommand{\gb}{\mathbf{g}}
\newcommand{\Xb}{\mathbf{X}}
\newcommand{\Zb}{\mathbf{Z}}
\newcommand{\lambdab}{\boldsymbol{\lambda}}
\newcommand{\nub}{\boldsymbol{\nu}}
\newcommand{\mub}{\boldsymbol{\mu}}
\newcommand{\chib}{\boldsymbol{\chi}}

\begin{document}

\begin{gather*}\label{eq:unscented_problem_formulation}
    \xb_i := (x_i,y_i,h_i,v_i,\gamma_i,\sigma_i,\phi_i) \in \mathbb{R}^7 \qquad 
    \ub := (u_\phi,u_L) \in \mathbb{R}^2 \qquad \\
    \chib_i \in supp(\varepsilon_T,\phi_T) \qquad
    \forall\,i=1,\dots,N_\chi \\
    \begin{array}{l l}
    \textsf{Min}   
        & J[\xb(\cdot),t_f] := \displaystyle \sum_{i=1}^{N_\chi}w_i\left[(\gamma_i(t_f) - \overline{\gamma}_f)^2 + (\sigma_i(t_f) - \overline{\sigma}_f)^2\right] \\
    \textsf{s.t.} 
        & \dot{\xb}_1 = \fb(\xb_1,\ub,t) \\
        & \vdots \\
        & \dot{\xb}_{N_\chi} = \fb(\xb_{N_\chi},\ub,t) \\
        &\xb_i(t_0) = (0\text{ m},0\text{ m},2000\text{ m},40\text{ m/s},0\text{ rad},0\text{ rad},0\text{ rad}) \\
            &\qquad \forall\,i=1,\dots,N_\chi. \\
        & (t_0,t_f) = (0,1.2) \text{ s} \\
        & \displaystyle \sum_{i=1}^{N_\chi}w_i\gamma_i(t_f) = \overline{\gamma}_f = 0 \\
        & \displaystyle \sum_{i=1}^{N_\chi}w_i\sigma_i(t_f) = \overline{\sigma}_f = 0 \\
        & u_\phi \in [-4\pi,4\pi] \text{ rad} \\
        & u_L    \in [-10000,10000] \text{ N} \\
        & \varepsilon_T\, \sim\, \mathcal{N}(0.003,0.0015^2) \text{ rad} \\
        & \phi_T\, \sim\, \mathcal{U}[0,2\pi] \text{ rad} 
    \end{array}
\end{gather*}

\lipsum

\end{document}

在此处输入图片描述

理想情况下，我希望“Min”和“st”在列宽内尽可能靠左。我还希望“Min”和“st”后面的表达式对齐。有什么建议吗？

答案1

以下是一些建议（无特定顺序）：

  • 由于主文档字体为 Times Roman，因此加载newtxtext和newtxmath包以确保文本和数学字体的一致性

  • 使用aligned环境排版从第三行开始的所有内容

  • 加载siunitx包并学习使用\unit和\qty排版科学单位及其相关数量。

  • 由于gather*环境不显示方程式编号，更不用说增加方程式编号了，因此指令\label{eq:unscented_problem_formulation}将尝试将标签字符串与最近可能增加的任何计数器相关联。这不是您想要的，对吗？

在此处输入图片描述

\documentclass[journal]{IEEEtran}
\usepackage{%amsfonts, % is loaded by amssymb
            %amsmath,  % is loaded by mathtools  
            mathtools, % for \coloneqq macro
            amsthm, 
            amssymb, 
            array}     % for \newcolumntype macro
\newcolumntype{C}{>{{}}c<{{}}}
\DeclareMathOperator{\supp}{supp}
\newcommand\tf{t_{\mkern-2mu f}} % snug up the subscript "f"

\usepackage{lipsum,graphicx}
\usepackage{newtxtext,newtxmath} % Times Roman text and math fonts

\newcommand{\fb}{\mathbf{f}}
\newcommand{\xb}{\mathbf{x}}
\newcommand{\hb}{\mathbf{h}}
\newcommand{\ub}{\mathbf{u}}
\newcommand{\eb}{\mathbf{e}}
\newcommand{\pb}{\mathbf{p}}
\newcommand{\qb}{\mathbf{q}}
\newcommand{\gb}{\mathbf{g}}
\newcommand{\Xb}{\mathbf{X}}
\newcommand{\Zb}{\mathbf{Z}}
\newcommand{\lambdab}{\boldsymbol{\lambda}}
\newcommand{\nub}{\boldsymbol{\nu}}
\newcommand{\mub}{\boldsymbol{\mu}}
\newcommand{\chib}{\boldsymbol{\chi}}

\usepackage[per-mode=symbol]{siunitx} % for \unit and \qty macros

\begin{document}

\begin{gather*} %%%%\label{eq:unscented_problem_formulation}
    \xb_i \coloneqq (x_i,y_i,h_i,v_i,\gamma_i,\sigma_i,\phi_i) \in \mathbb{R}^7 
    \qquad 
    \ub \coloneqq (u_\phi,u_L) \in \mathbb{R}^2 \\
    \chib_i \in\supp(\varepsilon_T,\phi_T) 
    \quad \forall\ i=1,\dots,N_{\chi} \\
\begin{aligned}
\textsf{Min}\     
        & J[\xb(\cdot),\tf] \coloneqq \sum_{i=1}^{N_{\chi}} 
          w_i\bigl[(\gamma_i(\tf) - \bar{\gamma}_f)^2 
                   + (\sigma_i(\tf) - \bar{\sigma}_f)^2\bigr] \\
    \textsf{s.t.}\ \  
        & \setlength\arraycolsep{0pt}
          \begin{array}[t]{ r C l } % horizontal alignment on "=" symbols
          \dot{\xb}_1 &=& \fb(\xb_1,\ub,t) \\
                      &\vdots& \\
          \dot{\xb}_{N_{\chi}} &=& \fb(\xb_{N_{\chi}},\ub,t) 
          \end{array} \\
        &\xb_i(t_0) = (\qty{0}{\meter}, \qty{0}{\meter}, 
                       \qty{2000}{\meter}, \qty{40}{\meter\per\second}, 
                       \qty{0}{rad}, \qty{0}{rad}, \qty{0}{rad}) \\
        &\qquad\quad \forall\ i=1,\dots,N_{\chi}. \\
        & (t_0,\tf) = (0,1.2)\,\unit{\second} \\
        & {\sum\nolimits_{i=1}^{N_{\chi}}}w_i\gamma_i(\tf) = \bar{\gamma}_f = 0 \\
        & {\sum\nolimits_{i=1}^{N_{\chi}}}w_i\sigma_i(\tf) = \bar{\sigma}_f = 0 \\
        & u_\phi \in [-4\pi,4\pi]\,\unit{rad} \\
        & u_L    \in [-10000,10000]\,\unit{\newton} \\
        & \varepsilon_T\sim \mathcal{N}(0.003,0.0015^2)\,\unit{rad} \\
        & \phi_T\sim \mathcal{U}[0,2\pi]\,\unit{rad} 
\end{aligned}
\end{gather*}

\lipsum[1-5]

\end{document}

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