Große Gleichung geht über den Rand hinaus. Möchten Sie sie zentrieren?

Question

Ich habe eine große Gleichung

\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}

In meinen Dokumenteinstellungen verlässt die erste Gleichung EINFACH den erwarteten Rand und ist daher nicht in der Mitte der Seite zentriert (die linke Seite bleibt am Rand, die rechte Seite geht raus). Gibt es eine Möglichkeit, die Gleichung zu zentrieren, auch wenn sie über den Rand hinausgeht? Ich möchte die Gleichung nicht auf zwei Zeilen aufteilen.

Answer 1

Ihr Instinkt sagt Ihnen vielleicht, dass Sie in der ersten Gleichung keinen Zeilenumbruch einfügen sollten. Die typografischen Konsequenzen eines fehlenden Zeilenumbruchs sind jedoch schwerwiegend. Beispielsweise wird die erste Gleichung die zweite völlig dominieren, ohne dass es dafür einen erkennbaren typografischen Grund gibt. Außerdem kann das menschliche Auge nur eine begrenzte Menge an Material aufnehmen, wenn alles in einer einzigen Zeile steht. Ein gut gewählter Zeilenumbruch wird dem Leser mit ziemlicher Sicherheit dabei helfen, zu verstehen, was Sie sagen möchten. Ich würde auch große Klammern verwenden (mit \biggund \Big).

\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

Vielleicht möchten Sie die erste Gleichung nicht in zwei Zeilen aufteilen; Ihre Leser möchten das und werden dankbar sein. Ich erkläre Ihnen jedoch, wie es geht, und hoffe, dass Sie das nicht möchten.

\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}

Ich habe es splitfür die erste Gleichung verwendet, falls Sie ihr eine Zahl zuweisen möchten (was Sie meiner Meinung nach tun sollten).

Answer 3

Wenn Sie die erste Gleichung unbedingt in derselben Zeile behalten möchten, reicht das Ersetzen (ab/4)durch \,\frac{ab}{4}aus – und meiner Meinung nach sieht es auch besser aus. Alternativ können Sie den \mathclapBefehl aus dem mathtoolsPaket mit der ersten Zeile verwenden, aber nur mit einer gatherUmgebung:

\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}