看似简单的分块矩阵

Question

我有一个看似简单的块矩阵，我想用尽可能少的依赖项来设置它。我已经加载了 amsmath 和相关函数。我唯一想避免的是 blkarray。

以下是我想要做的：

这是我的一次失败的尝试，它产生了最令人发指的间距，线条无法相交而形成角落。

\begin{equation}
    \begin{pmatrix}[ccc]
        J_1 & \begin{array}{|cc}0 & 0\\ 0 & 0\end{array} & \begin{array}{cc}0 & 0\\ 0 & 0\end{array}\\ \cline{1-2}
        \begin{array}{cc|}0&0\\0&0\end{array} & J_2 & \begin{array}{|cc}0&0\\0&0\end{array}\\ \cline{2-3}
        \begin{array}{cc}0 & 0\\ 0 & 0\end{array} & \begin{array}{cc|}0 & 0\\ 0 & 0\end{array} & J_3
    \end{pmatrix}
\end{equation}

这真是太丑陋了：

注意：我修改了 pmatrix，使其将列规范作为可选参数。就假装它是一个数组。

我的困难似乎源于我想要 2x2 块，而我见过的大多数其他人似乎都使用多行或多列来滑行，但不能同时使用两者。

编辑：这并不那么丑陋，但垂直线仅覆盖多行距离的一半：

\begin{equation}
    \begin{array}{cccccc}
        \multicolumn{2}{c|}{\multirow{2}{*}{$J_1$}} & 0 & 0 & 0 & 0\\
                                                   & & 0 & 0 & 0 & 0\\ \cline{1-4}
        0 & 0 & \multicolumn{2}{|c|}{\multirow{2}{*}{$J_1$}} & 0 & 0\\
        0 & 0 &                                           & & 0 & 0\\ \cline{3-6}
        0 & 0 & 0 & 0 & \multicolumn{2}{|c}{\multirow{2}{*}{$J_1$}} \\
        0 & 0 & 0 & 0 & & \\
    \end{array}
\end{equation}

Answer 1

矩阵构造的基本部分如下所示：

\documentclass{article}
\newcommand{\mc}{\multicolumn{1}{c}}
\begin{document}

\[
  \renewcommand{\arraystretch}{1.2}
  \left(
  \begin{array}{ c c | c c | c c }
    \multicolumn{1}{|c}{} & & 0 & \mc{0} & 0 & 0 \\
    \multicolumn{2}{|c|}{\raisebox{.6\normalbaselineskip}[0pt][0pt]{$J_1$}} & 0 & \mc{0} & 0 & 0 \\
    \cline{1-4}
    0 & 0 & & & 0 & 0 \\
    0 & 0 & \multicolumn{2}{c|}{\raisebox{.6\normalbaselineskip}[0pt][0pt]{$J_2$}} & 0 & 0 \\
    \cline{3-6}
    0 & \mc{0} & 0 & 0 & & \multicolumn{1}{c|}{} \\
    0 & \mc{0} & 0 & 0 & \multicolumn{2}{c|}{\raisebox{.6\normalbaselineskip}[0pt][0pt]{$J_3$}}
  \end{array}
  \right)
\]

\end{document}

也许最好将变量分配给其他组件（如A和B），以维持矩阵间距。

Answer 2

使用{pNiceMatrix}。nicematrix该环境类似于经典环境{pmatrix}（amsmath），但在行、单元格和列下创建 PGF/Tikz 节点。可以使用这些节点在 中使用 Tikz 绘制您想要的任何规则\CodeAfter。

\documentclass{article}
\usepackage{nicematrix}
\usepackage{tikz}

\begin{document}

$\begin{pNiceMatrix}[margin]
\Block{2-2}{J_1} & & 0 & 0 & 0 & 0 \\
                 & & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & \Block{2-2}{J_2} & & 0 & 0 \\
0 & 0 &                  & & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & \Block{2-2}{J_3} \\
0 & 0 & 0 & 0 \\
\CodeAfter
  \begin{tikzpicture}
  \draw (1-|1) |- (3-|5) -- (7-|5) ;
  \draw (1-|3) |- (5-|7) -- (7-|7) ;
  \end{tikzpicture}
\end{pNiceMatrix}$

\end{document}

您需要多次编译（因为 PGF/Tikz 节点）。

如果你不想明确使用 Tikz，你也可以使用borders命令的键指定块的边框\Block。

\documentclass{article}
\usepackage{nicematrix}
\usepackage{tikz}

\begin{document}

$\begin{pNiceMatrix}[margin]
\Block[borders={left,bottom,right}]{2-2}{J_1} & & 0 & 0 & 0 & 0 \\
                                              & & 0 & 0 & 0 & 0 \\
0 & 0 & \Block[draw]{2-2}{J_2} & & 0 & 0 \\
0 & 0 &                        & & 0 & 0 \\
0 & 0 & 0 & 0 & \Block[borders={left,top,right}]{2-2}{J_3} \\
0 & 0 & 0 & 0 \\
\end{pNiceMatrix}$

\end{document}

输出是一样的。