大きな数式が余白から外れてしまいます。中央に配置しますか?

Question

大きな方程式があります

\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}

私のドキュメント設定では、最初の数式が予期された余白から外れてしまい、結果としてページの中央に配置されません (左側は余白に残り、右側は外れます)。数式が余白から外れても、中央に配置する方法はありますか? 数式を 2 行に分割したくありません。

Answer 1

最初の数式に改行を入れたくないと思うかもしれません。しかし、改行を入れないことによる印刷上の結果は深刻です。たとえば、最初の数式は、印刷上の理由がまったくわからないまま、2 番目の数式を完全に圧倒してしまいます。さらに、すべてを 1 行に載せると、人間の目が捉えられる情報量には限りがあります。適切な改行を入れると、読者があなたが言おうとしていることを理解しやすくなります。また、大きな括弧 (\biggと を使用\Big) も使用します。

\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

最初の方程式を 2 行に分割したくないかもしれませんが、読者の皆さんは分割したいので、その場合は感謝するでしょう。しかし、分割しないことを願って、分割方法を説明します。

\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}

最初の方程式に使用したのはsplit、数値を割り当てたい場合（個人的には割り当てるべきだと思います）に備えてです。

Answer 3

最初の式をどうしても同じ行に残しておきたい場合は、(ab/4)を に置き換えれば\,\frac{ab}{4}、見た目が良くなると思います。あるいは、パッケージ\mathclapの mathtools最初の行の をgather環境付きでのみ使用するコマンドを使用することもできます。

\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}