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ATEX 的快速入門
蔡炎龍
政治大學應用數學系
July 19, 2007
1 前言
前言 1
1.1 這份文件的目的
這份文件是希望提供有心想學 LATEX 的人, 一份快速入門的文件。我心目中 的主要讀者是研究生, 所以我們會以最快的速度去討論怎麼樣把一篇論文完 成, 包括 BibTEX 的論文管理。但另一方面來說, 我又希望可以更廣泛的讓 LATEX 帶入一般文件處理, 而不只是在論文上面, 所以我會將中文 LATEX 一併 帶入。我們選用的中文 LATEX 是 CJK-LATEX, 在每一種主要平台上都有。
在學 LATEX, 尤其是中文 LATEX, 常常會有兩個困難點, 一個是安裝上面的問 題, 一個是安裝後的學習。如果我們一談起安裝, 可能就沒完沒了, 而且討 論完大概也沒機會進入正題。所以我們用另外的機會解說安裝的問題, 現在 假定是已經安裝完成了。如果是在政大, 可以到應用數學系電腦室, 我們已 經設好我們這篇文章討論應有的 LATEX 環境。我們需求的環境是:
• 有 CJK-LATEX 的 LATEX 環境。
• 可以在 PDFLATEX 下正確使用的 UTF-8 編碼中文字型。
另外, 為了順利的使用 LATEX, 你應該要有個順手的純文字編輯器。我個人 推薦的編輯器如下:
• Texmaker (Unix-like 系統 / Windows, 易上手的 LATEX 專用編輯器)
• Notepad++ (Windows)
• Vim, Emaces (Unix-like 系統, 如果屬於 Unix Geek)
• TeXShop (Mac OS X, 事實上我最偏好這一個)
我們只準備使用 PDFLATEX, 也就是說, 所有的 LATEX 檔, 都直接產生 PDF 文 件。中文編碼我們只準備使用 UTF-8, 這除了是個潮流, 也讓英文和中文基 本上用的流程是完全一樣, 更重要的是我們選擇的簡報程式 Beamer 套件要 用 UTF-8 + PDFLATEX 比較相容。
1.2 版本資訊 1 前言
1.2 版本資訊
這份文件是在 2007 年 7 月 16 日完成第一版初稿, 7 月 18 日改用 XeLATEX 進行改版。
2 LATEX 極速入門
L A TEX 極速入門 2
很多人說 LATEX 很難, 其實 LATEX 實在沒什麼難的。我們只不過是做一個純 文字檔, 存成 .tex 這樣的檔案, 然後使用 pdflatex 這個指令, 馬上就產 生一篇高品質的 PDF 文件。
我們這裡很快的來看一下這個 .tex 的純文字檔應該長什麼樣子。
2.1 最簡單的 LATEX 文件
最簡單的 LATEX 檔案是長這個樣子。
\documentclass{article}
\begin{document}
內文, 文章的內容
\end{document}
可以試打一些內容進去看看, 存成 .tex 檔, 再用 pdflatex 編譯。要注意 目前還不能用中文。
2.2 完整的 LATEX 格式 2 LATEX 極速入門
2.2 完整的 LATEX 格式
一份完整的 LATEX 文件的架構大概如下。
\documentclass{article}
設定區, 我們還不會
\begin{document}
\title{ 文章的標題 }
\author{ 作者 }
\maketitle 內文, 文章的內容
\end{document}
框起來的部份就是我們需要打字進去的地方。你可以試打一些東西進去, 然後 LATEX 會自動幫你印出標題、作者、有分節的文件。是不是非常容易?
LATEX 的一個特性就是, 你可以專注在文章的內容上, 要美化什麼的可以最 後慢慢調。
2.3 LATEX 的數學符號
很多人聽說 LATEX, 都是聽說它對數學符號處理功力很強。我們來看看要怎 麼打入數學符號。LATEX 有兩種數學模式, 分別是:
• 隨文模式 (inline mode)
• 展示模式 (display mode)
我們來看看怎麼樣使用。
2.3.1 隨文模式
所謂隨文模式就是數學式子要插在文中, 使用的方式是把數學式子放入兩個
$ 的符號中。比方說下面這個例子:
2.4 展示模式 2 LATEX 極速入門
The formula f(x) = x3−2x+
6 is important in this case. The formula $f(x)=x^3 - 2x +6$ is important in this case.
2.4 展示模式
所謂展示模式的數學式子, 是把數學式獨立、置中表示。展示模式有很多下 指令的方式, 我們可以把數學式子用 “$$ . . . $$”, “\[ . . . \]”, 或
“\begin{equation} . . . \end{equation}” 等方式表示, 比方說
The formula
f (x) = x3− 2x + 6 is important in this case.
The formula
\[
f(x)=x^3 - 2x +6
\]
is important in this case.
3 CJK-LATEX 的快速入門
CJK-L A TEX 的快
速入門 3
我們使用的環境, 限定在用 UTF-8 編碼的 CJK-LATEX 並用 PDFLATEX 編譯。
這樣的方式可以讓中文英文 LATEX 使用起來機乎完全一樣, 而且做中文簡報 也不會出問題。
我們來看 CJK-LATEX 文件的基本架構。
3.1 CJK-LATEX 基本使用法
我們可以看基本的 CJK-LATEX, 和原本 LATEX 機乎是一樣的。
\documentclass{article}
\usepackage{CJKutf8} % 舊版可能要用 CJK
\begin{document}
\begin{CJK}{UTF8}{cwmu} % 把 cwmu 換成要用的字型 內文, 文章的內容
\end{CJK}
\end{document}
我們可以發現, 除了框起來的部份, 其他和英文 LATEX 其實是一樣的。使用 UTF-8 編碼和 CJK-LATEX 有很多好處, 其中之一是使用起來和英文的 LATEX 機乎是一樣的 – 連編譯方式也一樣, 不需像使用 Big5 編碼或其他一些中文 LATEX 要有轉檔的動作。
3.2 cwTEX 的五套字型
政大應數系電腦室採用台大吳聰敏教授的 cwTEX 字型, 由李果正先生轉成 可供 CJK-LATEX 使用的版本。這裡五套字型名稱如下:
3.2 cwTEX 的五套字型 3 CJK-LATEX 的快速入門
• cwmu 明體
• cwku 楷書
• cwhbu 黑體
• cwyu 圓體
• cwysu 仿宋體
要注意的是在完整安裝 cwTEX 字型的系統下, 用 Big5 和 UTF-8 使用的 字型名稱是不一樣的, 我們是採用 UTF-8 版。事實上, 李果正先生的新版 cwTEX for CJK 字型已經改成不管什麼編碼都用一樣名稱, 請查明你使用的 系統, 依相對的名稱改變。
4 使用 AMS-LATEX
使用
AMS-L A TEX 4
4.1 引入 AMS-LATEX
AMS 美國數學學會的 LATEX 套件已然成為一種標準。通常會用到的有三個 套件:
• amssymb: 提供一些原本 LATEX 沒有的符號, 比方說 R, C , 等等。
• amsmath: 提供一些好用的環境, 比方說 align 環境等等。
• amsthm: 提供比較好的使用定理、定義等的環境。
如果使用一般的 article class, 建議每次都把三個套件讀進來:
\usepackage{amssymb, amsmath, amsthm}
4.2 使用 AMS Article Class
使一個使用 AMS-LATEX 的方式是使用 AMS 提供的個文章類型, 叫 AMS Article。要使用就是設定使用 amsart:
\documentclass{amsart}
它會自動讀入 amsmath, amsthm 兩個套件, 和部份 amssymb 套件 (比方 說有R)。如果需要全套的 amssymb, 還是要自行讀入:
\usepackage{amssymb}
5 定理環境的使用
定理環境的使用 5
我們寫數學文章, 總會出現定義, 定理, 證明等等。我們在 LATEX 要處理這些 東西是很容易的。
5.1 基本定理環境
在設定區設定:
\newtheorem{thm}{Theorem}
意思是我們要先建一個新的定理環境, 叫做 thm, 顯示時標示為 “Theo- rem”。比方說:
Theorem 1. The statements
of the theorem. \begin{thm}
The statements of the theorem.
\end{thm}
5.2 定理的編號
你可以發現定理的編號會自動從 1, 2, 3, 等等編下去。但是有時我們要依節 次來標, 比方說第一節的第一個定理的編號是 1.1, 然後 1.2, 1.3, 這樣下去, 要怎麼做呢? 很容易, 加個 section 參數就好。比如說在設定時我們設:
\newtheorem{thm}{Theorem} [section]
那麼在本節 (第 5 節) 使用定理環境會變成下面這個樣子。
5.2 定理的編號 5 定理環境的使用
Theorem 5.1. The state-
ments of the theorem. \begin{thm}
The statements of the theorem.
\end{thm}
我們如果定了兩個定理環境, 他們原本是互不相干的, 所以會各自編號。比 如說如果我們有設了 thm, lem 兩個定理環境:
\newtheorem{thm}{Theorem}
\newtheorem{lem}{Lemma}
引用起來會是像這樣子:
Lemma 1. The statements of the lemma.
Theorem 1. The statements of the theorem.
\begin{lem}
The statements of the lemma.
\end{lem}
\begin{thm}
The statements of the theorem.
\end{thm}
這樣子的編號方式, 我們無法知道 Lemma 7 和 Theorem 3 倒底是哪一個先 出現, 哪一個後出現。要用統一的編號。比方說引理 1 之後是定理 2 等等, 就要用下面的方式宣告定理環境。
\newtheorem{thm}{Theorem}
\newtheorem{lem} [thm] {Lemma}
請比較和以前有什麼不一樣。
5.3 不同定理風格 (amsthm) 5 定理環境的使用
Lemma 1. The statements of the lemma.
Theorem 2. The statements of the theorem.
\begin{lem}
The statements of the lemma.
\end{lem}
\begin{thm}
The statements of the theorem.
\end{thm}
最後, 如果需要完全沒有編號的定理環境, 就要像下面這樣加上星號。
\newtheorem*{mainthm}{Main Theorem}
Main Theorem. The state-
ments of the theorem. \begin{mainthm}
The statements of the theorem.
\end{mainthm}
5.3 不同定理風格 (amsthm)
使用 amsthm, 可以指定三種不同的定理風格: plain, definition, 和 remark。使用方式是在定義定理環境之前, 先下達:
\theoremstyle{ 定理風格 }
舉例來說, 假設我們定義下列的定理環境:
\theoremstyle{plain}
\newtheorem{thm}{Theorem}
\theoremstyle{definition}
\newtheorem{defn}{Definition}
\theoremstyle{remark}
\newtheorem{rmk}{Remark}
5.4 定理的引用 5 定理環境的使用
會產生如下的效果。
Theorem 1. The statements of the theorem.
Definition 1. The state- ments of the definition.
Remark 1. The statements of the remark.
\begin{thm}
The statements of the theorem.
\end{thm}
\begin{defn}
The statements of the definition.
\end{defn}
\begin{rmk}
The statements of the remark.
\end{rmk}
5.4 定理的引用
我們會引用到的定理, 就用 \label{ 引用代碼 } 來標記。比方說
Theorem 2. The statements
of the theorem. \begin{thm}\label{T:major}
The statements of the theorem.
\end{thm}
要引用的時候, 就是用 ∼ \ref{ 引用代碼 }:
Please refer to Theorem 2.
Please refer to Theorem~\ref{T:major}.
6 插入圖片
插入圖片 6
6.1 插入圖片的基本方法
這裡建議使用 graphicx 套件:
\usepackage{graphicx}
假設我們要插入 pic.png 這個圖檔, 使用
\includegraphics[width=5cm]{pic.png}
即可。自然, width 是可依你需要設定的。建議使用的圖檔格式為:
.png, .pdf, .jpg
6.2 圖片置中
使用 center 環境即可:
\begin{center}
\includegraphics[width=5cm]{pic.png}
\end{center}
6.3 figure 的使用方法
上面的圖形基本上是在那插入, 就會放在那裡。但正式排版中, 常會依版面 情況調整位置, 且會有提示文字。這時要使用 figure 環境。一般要置中,
6.4 圖形的引用 6 插入圖片
又有說明的圖會這樣引用:
\begin{figure}
\begin{center}
\includegraphics[width= 圖形寬度 ]{檔案名稱}
\end{center}
\caption{ 圖形的文字說明 }
\end{figure}
LATEX 會幫你把圖形放在它認為合適的地方。如果你對放的位置很有意見, 可以加入 h, t, b, 或 p 等參數改變。比方說使用
\begin{figure}[h] ...
這些參數代表你希望放置的位置分別是:
• h: 放在此處
• t: 放在頂端
• b: 放在底端
• p: 在本頁
事實上你也可以同時用 [htbp], 這是告訴 LATEX 你希望放在這一頁, 但到 底怎麼放讓 LATEX 自己「看著辦」。
6.4 圖形的引用
圖 形 的 引 用 其 實 和 定 理 引 用 一 樣。 你 只 要 在 想 引 用 的 圖 提 示 文 字 加 上
\label, 比方說:
\caption{ 圖形的提示文字 }\label{ 引用代碼 }
6.4 圖形的引用 6 插入圖片
要引用時則如下範例:
參考圖~\ref{引用代碼}...
就可以了。
7 列表
列表 7
我們這裡介紹怎麼樣在 LATEX 使用文書處理常用的列表。
7.1 基本列表
要分點列表的基本方式如下:
• 第一項
• 第二項
• 第三項
\begin{itemize}
\item 第一項
\item 第二項
\item 第三項
\end{itemize}
7.2 數字列表
我們再看要以 1, 2, 3 等標示的列表怎麼做。
1. 第一項 2. 第二項 3. 第三項
\begin{enumerate}
\item 第一項
\item 第二項
\item 第三項
\end{enumerate}
7.3 定義型列表
7.3 定義型列表 7 列表
第一項 第一項的說明 第二項 第二項的說明 第三項 第三項的說明
\begin{description}
\item [第一項] 第一項的說明
\item [第二項] 第二項的說明
\item [第三項] 第三項的說明
\end{description}
8 陣列和表格
陣列和表格 8
8.1 陣列的使用
陣列就是如同矩陣型的排列。我們可以看一下一個例子。
1 2 3 4 5 6 7 8 9
\[
\begin{array}{ccc}
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6 \\
7 & 8 & 9
\end{array}
\]
這裡要說明一下。
\begin{array}{ccc}
是表示要用陣列, 這個陣列有三行, 每一行都要對齊中間 (c)。對齊的方式有 三種選擇:
• c: 對齊中間
• l: 對齊左邊
• r: 對齊右邊
我們要一列一列輸入, 要換行時用 “\\” 換行, 每一欄用 “&” 隔開。
8.2 表格的使用方式 8 陣列和表格
8.2 表格的使用方式
表格的使用方式非常接近陣列的使用。
item 1 item 2 item 3
1 2 3
4 5 6
\begin{tabular}{ccc}
item 1 & item 2 & item 3 \\
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6
\end{tabular}
如果要加橫線, 加入 \hline:
item 1 item 2 item 3
1 2 3
4 5 6
\begin{tabular}{ccc} \hline
item 1 & item 2 & item 3 \\ \hline 1 & 2 & 3 \\ \hline
4 & 5 & 6 \\ \hline
\end{tabular}
加直線更方便, 在對齊設定那加就可以了:
item 1 item 2 item 3
1 2 3
4 5 6
\begin{tabular}{|c|c|c|} \hline item 1 & item 2 & item 3 \\ \hline 1 & 2 & 3 \\ \hline
4 & 5 & 6 \\ \hline
\end{tabular}
8.3 一般的括號和會變大的括號
在 LATEX 裡, 要打出小括號到大括號方法如下:
• 小括號: ( )
8.4 陣列和括號的應用 8 陣列和表格
• 中括號: [ ]
• 大括號: \{ \}
問題是如果你想打一個矩陣, 配合 array 使用, 會出現一個好笑的結果:
( 1 2 3 4 5 6 7 8 9
) \[(\begin{array}{ccc}
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6 \\
7 & 8 & 9
\end{array})
\]
要改正這個缺點, 我們要用「可自調大小的括號」。方式很簡單, 在左邊的 括號前加 \left, 右邊加 \right 就可以。比方說:
1 2 3 4 5 6 7 8 9
\[\left(\begin{array}{ccc}
1 & 2 & 3 \\
4 & 5 & 6 \\
7 & 8 & 9
\end{array}\right)
\]
8.4 陣列和括號的應用
注意前面「會變大小的括號」是一定要成對出現的。如果我們已經用了
\left, 一定要有 \right。不過, 我們其實可以只要一邊, 比方說左邊的括 號, 而右邊可用 \right. 表示不要顯示任何括號。 我們來看一個應用:
8.4 陣列和括號的應用 8 陣列和表格
|x| =
Ω x, if x≥ 0
−x, if x < 0
\[
|x| = \left\{
\begin{array}{rr}
x, & \mbox{if $x \geq 0$} \\
-x, & \mbox{if $x < 0$}
\end{array} \right.
\]
這裡我們新學一件事, 那就是如果數學式中我們要打入一些純文字, 可以用
\mbox 指令。而在 \mbox 裡面的是純文字, 所以再打數學符號就要加上錢 的符號了。
9 BIBTEX 入門
BibTEX 入門 9
9.1 為什麼要用 BibTEX?
使用 BibTEX 並不是在 LATEX 下引用論文唯一方式。開始的時候, 用 BibTEX 可能還會覺得比較麻煩, 因為你為了論文, 還要建立一個 .bib 純文字檔, 內容是你要引用的論文資訊。我們為什麼要這麼麻煩呢? 把要引用的論文 全寫在本文那個 LATEX 檔不是很好嗎? 這其實不是那麼好。
我們常會碰到這個情況: 你找了一堆論文, 其實你也不知道哪篇對你有用, 所以暫時沒有放入你文章後面的參考資料清單中。有一天, 你發現某某篇有 用, 結果一時之間找不到那篇在哪裡! 就算你真的把論文弄好, 每次還要手 動排序! 萬一有一天你發現你論文格式用的不合教授/期刊的要求, 你還得重 新修正!
如果用 BibTEX, 你完全不用擔心這件事! 你覺得有可能參考的, 你就把它建 檔進去, BibTEX只會列出你真的有引用的文章, 而且幫你排序, 你也可以隨 時指定, 更換論文排列和引用樣式。更方便的是, 如果你下一篇文章也是同 領域, 使用 BibTEX 可以再用完全一樣的 .bib 檔。你也可以為了新的文章 加入新的論文, 但是不會影響原來文章的編譯。更棒的事可能是, 你可以和 大約同領域的教授, 同學共同分享 .bib 檔, 這樣大家都可以省些力氣!
9.2 BibTEX 的檔案內容
BibTEX 的檔案是一個純文字, 以 .bib 為副檔名的檔案, 內容就是紀錄每一 篇你有興趣文章的資訊。我們看一個例子會更加明白:
@article{tx07,
Author = {Tsai, Yen-lung and Xia, Eugene Z.}, Journal = {Proc. Amer. Math. Soc.},
Volume = {135}, Number = {8},
9.3 文章的引用 9 BIBTEX 入門
Title = {Non-abelian local invariant cycles}, Year = {2007}}
這裡面的內容我們不一定要這樣自己慢慢照這樣打入, 所以我們不詳細說 明。
9.3 文章的引用
最要注意的是上面的例子中一開始的 “tx07” 是我們要引用這篇文章的 引用代碼。你在本文中要引用的地方, 請打入
~\cite{tx07}
就可以了。這裡要討論這個引用代碼的編法。很多人照 LATEX 之父 Leslie Lamport 的範例, 使用 作者:代碼 做為引用方式。比方說我們要引用 Wil- fried Schmid 在 1973 年的 “Variation of Hodge structure: the singularities of the period mapping” 可能會用
schmid:vhs
當做引用代碼。這樣的方式, 我在實做時發現相當困擾, 因為有時很難想到 一個好的代碼, 有時弄了一個代碼, 要引用時忘了自己原來的代碼, 還要回 頭去查。因此, 像不少 LATEX 使用者的建議一樣, 我會建議直接用 {作者 + 年份} 做為引用代碼。比方說 Schmid 的文章, 我們就用:
schmid73
這樣引用。你在研究的過程, 你很容易記下來某某人在某某年做了什麼, 所 以這樣引用其實更合理方便。當然, 這只是提供參考, 你可以找出自己合適 的方式。
這裡還有個問題, 就是你怎麼讓 LATEX 知道你要使用的 BibTEX 檔在哪裡?
假定我們把我們 BibTEX 檔存成 reference.bib, 那麼使用方式就是在
\end{document} 之前加入兩行:
9.4 BibTEX 的編譯 9 BIBTEX 入門
\bibliographystyle{plain} % 使用 plain 格式, 可換其他格式
\bibliography{reference} % 使用 reference.bib
就可以了。
9.4 BibTEX 的編譯
使用 BibTEX 的 LATEX 文件, 編譯過程有時有點讓人困惑。我們這裡假設以 foo.tex 為我們的 LATEX 檔 (BibTEX 檔叫什麼無妨, 只要我們在文中引用 正確的 .bib 檔就可以), 我們要產生正確引用的 PDF 檔要用
pdflatex foo.tex bibtex foo.tex pdflatex foo.tex pdflatex foo.tex
第一次的 pdflatex, 你的 LATEX 系統「看到」你要引用的文章, 可是它根 本沒有資訊。所以再叫 BibTEX 把需要文章的資訊都抄下來。第二次/第三 次 pdflatex 就是依得到的文章資訊, 可能排序, 決定出現的篇號, 再填入 引用的地方。
9.5 如何建立 BibTEX 檔?
其實我們不需要自己打入那些 BibTEX 的資料, 有很多更簡單的方式!
9.5.1 使用 MathSciNet
MathSciNet 是美國數學學會 (AMS) 推出的線上論文查詢系統。幾乎所有重 要數學期刊的文章都可以查到, 所以你可以確定某些文章是不是登出來, 在 哪登出來的。MathSciNet 可以把找到的文章直接顯示成 BibTEX 格式, 所以 你只要 copy 和 paste 就可以轉貼到你的 .bib 檔裡面, 完全不用自己打
9.5 如何建立 BibTEX 檔? 9 BIBTEX 入門
9.5.2 使用 BibTeX 輔助軟體
BibTEX 輔助軟體可以有比較親切的界面, 讓你方便輸入文章資訊。更重要 的是, 如果你的電腦裡有那篇文章, 你可以做一個連結。有一天你想看看這 篇文章, 點個兩下就可以打開, 所以你再也不用擔心找不到那篇文章! 我個 人推薦兩套在不同平台上免費 BibTEX 輔助軟體:
JabRef (Winodws, Unix-like 或其他可跑 Java 的系統) BibDesk (Mac OS X)
