若要讓巢狀分數易於閱讀,只放大需要調整的內層分數,連分數使用 \cfrac,並在有意義的邊界處拆分過寬的算式。本指南將協助你在 Mac 上的 LaTeX 文件中選擇並套用合適的修正方式。

分數的哪個部分難以閱讀?

先以舒適的閱讀大小檢視 PDF。確認問題是分數內的符號太小、垂直高度過大,還是算式橫向延伸太寬。這些問題需要不同的修改;放大所有分數可能解決其中一種問題,卻讓另一種更嚴重。

使用這份判斷指南選擇第一個嘗試的方法。建議是根據已記載的指令所做的編輯判斷,而非可讀性測量結果。

你看到的情況 優先嘗試 之後檢查什麼
內層分子或分母難以辨認 將該內層 \frac 改成 \dfrac 整體高度和周圍留白
簡單的內層比值占用太多空間 嘗試使用斜線記法並明確分組 運算順序是否仍然清楚
分數在分母中層層延伸 嘗試在連分數的每一層使用 \cfrac 整串分數是否仍然容易追讀
某個分子含有很長的總和 使用 mathtools 拆分該分子 延續項是否清楚地屬於同一組
整個算式難以快速辨讀 將等價代數式改寫成對齊的多行 原始分母的限制條件

套件的界線很重要:\frac 屬於基本 LaTeX;\dfrac、\tfrac 和 \cfrac 則由 amsmath 提供。LaTeX Project 建議讀者在處理複雜數學式時參閱該套件的使用指南。LaTeX 文件、amsmath 套件使用指南,第 4.11–4.12 節。

如何選擇性放大內層分數?

amsmath 指南將 \dfrac 定義為顯示樣式分數,將 \tfrac 定義為文字樣式分數。外層的顯示樣式分數不會強制所有巢狀分數都使用相同樣式。如果問題出在內層,就針對內層指令調整。amsmath 套件使用指南,第 4.11 節。

在一份小型文件中比較三種版本

在 Mac 上的 LaTeX 編輯器中,將以下完整文件存為 nested-fractions.tex。此範例假設你已安裝可正常運作的 LaTeX,且具備 amsmath。使用你平常的 LaTeX 轉 PDF 流程編譯,然後比較三個分開的顯示式。本研究環境中並未編譯這些範例,但已對照文件檢查。

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

Default nesting:
\[
R=\frac{a+\frac{b}{c}}{d+\frac{e}{f}}
\]

Larger inner fractions:
\[
R=\frac{a+\dfrac{b}{c}}{d+\dfrac{e}{f}}
\]

Compact inner ratios:
\[
R=\frac{a+b/c}{d+e/f}
\]

\end{document}

在這些示意算式中,假設變數皆為實數,c 和 f 不為零,且 d+e/f 不為零。在這些條件下,三個顯示式都代表相同的量。比較時只改變記法和字級,不改變代數式。

若要強調各個內層比值,選擇第二個版本。若讀者主要需要辨認主分數線兩側的兩個總和,則選擇第三個版本。如果預設版本已經清楚,就保留原樣。

使用斜線記法時,若運算元含有多個項,特別要小心。例如,應寫成 (b+c)/(d+e),而不是 b+c/d+e。後者代表不同的算式。在判斷外觀之前,先確認分組方式仍能表達預期的計算。

如果外層分數已經放在顯示式中,單純放大外層指令通常不是有幫助的嘗試。直接比較內層符號:不放大檢視時,你能否辨認其中的下標、指數和分組?根據觀察判斷哪些內層分數需要更多空間。

何時該使用連分數?

當分數延伸到另一個分母中時,使用 \cfrac;不要把每個巢狀商式都當成連分數。文件所載的選用形式 \cfrac[l] 和 \cfrac[r] 可調整分子的對齊方式。amsmath 套件使用指南,第 4.12 節。

這個完整範例使用有限的代數鏈。每個分母在算式求值處都必須不為零。

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

\[
C=a_0+\cfrac{b_1}{a_1+
       \cfrac{b_2}{a_2+
       \cfrac{b_3}{a_3}}}
\]

\end{document}

將每一層巢狀結構縮排,能讓原始碼更容易檢查。從 a_1 開始往內讀,確認哪個分母包含下一個分數,再向外讀並配對每個右大括號。改寫現有算式時,這特別有用:即使文件可以編譯,放錯大括號仍可能改變數學意義。

若分子和分母中各有互不相關的比值,請先嘗試選擇性調整大小。當讀者需要追讀重複出現的分母結構時,連分數排版最有用。

如何拆分長分子而不縮小字體?

載入 mathtools 以使用 \splitfrac 和 \splitdfrac;它也會載入 amsmath。這些指令會排成兩行,不會額外加上分數線。外層的 \frac 會提供分數線。\splitfrac 會強制其引數使用文字樣式數學排版;\splitdfrac 則不會強制採用文字樣式設定。mathtools 套件,第 2 節和第 4.6 節。

以下完整文件將總和保留為同一個分子,同時把後續部分排在第二行。假設 z 和 r 不為零。

\documentclass{article}
\usepackage{mathtools}

\begin{document}

\[
Q=\frac{
  \splitdfrac{a+b+c+d}
             {{}+e+\dfrac{p}{r}}
}{z}
\]

\end{document}

此處巢狀的 p/r 比值仍以堆疊形式呈現,而外層總和則分成兩行。延續行的加號前放入空群組,以保留二元運算子的間距。依照算式的結構選擇換行位置:將一組容易辨認的項目放在一起,能幫助讀者重組分子。

只有在寬度是主要問題時才嘗試這種方式。多行分子會增加高度,因此不適合用來處理已經顯得太高的方程式。如果分子含有數個概念上不同的群組,分別命名這些群組,可能比再增加幾行更清楚。

若需要更精確的控制,套件文件建議使用 aligned 或 gathered。這些是 amsmath 環境,而名稱相似的 multlined 則屬於 mathtools。mathtools 套件,第 3.4.2 節和第 4.6 節。

何時代數改寫會比更深的巢狀結構清楚?

有時最佳的修改方式是移除一層巢狀結構。看看第一個範例中兩個總和相除的算式。將其分子和分母同乘 cf,可得到等價的單一分數。將這個等式另起一行顯示,既能保留原始結構,也能給讀者簡潔的結果。

以下是完整的示意文件。其代數式假設變數為實數,並明確保留原有的限制條件。

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

Assume $c\ne0$, $f\ne0$, and $df+e\ne0$.
\begin{equation}
\begin{aligned}
R &= \frac{a+\dfrac{b}{c}}{d+\dfrac{e}{f}} \\
  &= \frac{f(ac+b)}{c(df+e)}.
\end{aligned}
\end{equation}

\end{document}

即使改寫後的分母不再顯示除以 f,仍要保留 f\ne0 這項假設。否則,讀者可能會認為新算式適用的範圍比原式更廣。排版上的簡化應保留數學式所附帶的條件。

在這個範例中,equation 提供有編號的顯示式,aligned 則提供內部各行。將 & 放在等號之前。完整寬度的 align 環境是獨立的顯示結構;若要在另一個數學式內放入一個組件,請使用 aligned。amsmath 套件使用指南,第 3.1 節和第 3.7 節。

保留修改前要檢查什麼?

在相同的 PDF 縮放比例下比較修改後與原本的方程式。先檢查最小的符號,再沿著主分數線和每個分母逐一追讀。最後確認整個算式連同方程式編號,能否舒適地排在頁面上。

如果範例無法編譯,先確認套件載入行,以及完整的環境起訖標記是否與提供的文件相符。如果可以編譯但結果不清楚,回頭查看症狀表:高度過大表示可以簡化結構;分子過寬則表示可以在有意義的位置換行。

採用能讓讀者準確追讀算式的最簡潔版本即可。選擇性放大、連分數排版、拆分分子和代數改寫各自解決不同問題;選擇最能讓這個特定方程式易於閱讀,同時保留其分組方式和條件的作法。

來源