Wie lässt sich eine große Gleichung, deren Text sie beschreibt, in einen Artikel im zweispaltigen Format einfügen?

Question

Bei Verwendung dieses Codes stehe ich vor dem Problem, das auf der rechten Seite des Bildes dargestellt ist. Die Gleichung geht rechts über den Seitenrand hinaus.

\documentclass[aps,prl,reprint]{revtex4-1}
\usepackage{blindtext}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{graphics}
\usepackage{bm}        % for math
\usepackage{verbatim}   % for math
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{bm}
\usepackage{amssymb}
\usepackage{adjustbox}
\DeclareMathOperator{\RE}{Re}
\DeclareMathOperator{\IM}{Im}
\newcommand{\revtex}{REV\TeX\ }
\newcommand{\classoption}[1]{\texttt{#1}}
\newcommand{\macro}[1]{\texttt{\textbackslash#1}}
\newcommand{\m}[1]{\macro{#1}}
\newcommand{\env}[1]{\texttt{#1}}
\setlength{\textheight}{9.5in}
\newenvironment{psmallmatrix}
  {\left[\begin{smallmatrix}}
  {\end{smallmatrix}\right]}
\begin{document}
\begin{align*}
\tiny{var(\mathbf{\theta^* - \hat{\theta^*}})} \ge
\begin{psmallmatrix}
   2 & 0 & 0 & 0 & 0  \\[3ex]
   0 & 2 &  0 & 0 & 0 \\[3ex]
  0  &  0 & 2 & 0 & 0\\[3ex]
  0 &  0 & 0  & 2 & 0 \\[3ex]
  0 & 0 & 0 & 0 & 1
  \end{psmallmatrix}
 \begin{psmallmatrix}
   \tiny{J_{11}^{-1}} & \tiny{0} & \tiny{\Delta_1^{-1}} & -\Delta_1^{-1}J_{14}{J_{24}}^{-1} & 0  \\[3ex]
   0 & J_{22}^{-1} &  {-J_{24}}^{-1}J_{23}\Delta_1^{-1} & {J_{24}}^{-1}+{J_{24}}^{-1}J_{23}\Delta_1^{-1}J_{14}J_{24}& 0 \\[3ex]
  \Delta_2^{-1}  & -\Delta_2^{-1}J_{32}J_{42}^{-1} & J_{33}^{-1} & 0 & 0\\[3ex]
 \tiny{-J_{42}^{-1}J_{41}\Delta_2^{-1}} & {J_42}^{-1} + {J_42}^{-1}J_{41}\Delta_2^{-1}J_{32}{J_42}^{-1}  & 0  & J_{44}^{-1} & 0 \\[3ex]
  0 & 0 & 0 & 0 & 1
  \end{psmallmatrix}
\end{align*}

\end{document}

Ich habe versucht, mit dem

\begin{figure*}[b]%% over both colum
\begin{align*}

\nonumber
\end{align*}
\end{figure*}

Das Problem mit diesem Befehl besteht jedoch darin, dass die Gleichung/Matrix unten auf der Seite angezeigt wird, während der Text, der diese Gleichung beschreibt/auf sie verweist, an einer anderen Stelle im Dokument steht. Dieser Ansatz ist optisch sehr unattraktiv. Gibt es also einen Befehl, mit dem die Matrix/Gleichung mit dem Text angezeigt wird und auch bei einem zweispaltigen Artikel auf die Seite passt?

Frage: Wie kann ich das Zweispaltenformat in bestimmten Bereichen unterbrechen, in denen eine Gleichung über den Seitenrand hinausragt? Ich habe mehrere solcher großen Matrizen in meinem Dokument. Ich verwende den Editor WinEdit7.1.

UPDATE: Dies ist die Ausgabe, die ich basierend auf der Antwort erhalte. Das Problem bleibt weiterhin bestehen, wie aus dem Bild ersichtlich ist; die Gleichung geht über den Rand auf der rechten Seite hinaus.

Answer 1

Dieses Biest passt nicht in eine schmale Spalte.

Sofern Sie sich nicht für eine figure*Umgebung entscheiden, können Sie für die großen Ausdrücke symbolische Namen verwenden. Sehr kleine Ausdrücke sind schwer zu lesen und sollten nur in Notfallsituationen verwendet werden.

\documentclass[aps,prl,reprint]{revtex4-1}

\usepackage{amsmath}
\usepackage{bm} % after amsmath!
\usepackage{amssymb}

\usepackage{lipsum} % for the context

\DeclareMathOperator{\RE}{Re}
\DeclareMathOperator{\IM}{Im}

\newenvironment{psmallmatrix}
  {\left[\begin{smallmatrix}}
  {\end{smallmatrix}\right]}

\begin{document}

\lipsum*[2]
\begin{equation*}
\mathit{var}(\mathbf{\theta^* - \widehat{\theta^*}}) \ge
\begin{bmatrix}
  2 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
  0 & 2 & 0 & 0 & 0 \\
  0 & 0 & 2 & 0 & 0 \\
  0 & 0 & 0 & 2 & 0 \\
  0 & 0 & 0 & 0 & 1
\end{bmatrix}
\begin{bmatrix}
  a_{11} & 0      & a_{13} & a_{14} & 0 \\
  0      & a_{22} & a_{23} & a_{24} & 0 \\
  a_{31} & a_{32} & a_{33} & 0      & 0 \\
  a_{41} & a_{42} & 0      & a_{44} & 0 \\
  0      & 0      & 0      & 0      & 1
  \end{bmatrix}
\end{equation*}
where
\begin{align*}
a_{11}&=J_{11}^{-1} \\
a_{13}&=\Delta_1^{-1} \\
a_{14}&=-\Delta_1^{-1}J_{14}^{}J_{24}^{-1}\\
a_{22}&=J_{22}^{-1}\\
a_{23}&=-J_{24}^{-1}J_{23}^{}\Delta_1^{-1}\\
a_{24}&=J_{24}^{-1}+J_{24}^{-1}J_{23}^{}\Delta_1^{-1}J_{14}^{}J_{24}^{}\\
a_{31}&=\Delta_2^{-1}\\
a_{32}&=-\Delta_2^{-1}J_{32}^{}J_{42}^{-1}\\
a_{33}&=J_{33}^{-1}\\
a_{41}&=-J_{42}^{-1}J_{41}^{}\Delta_2^{-1}\\
a_{42}&=J_{42}^{-1} + J_{42}^{-1}J_{41}^{}\Delta_2^{-1}J_{32}^{}J_{42}^{-1}\\
a_{44}&=J_{44}^{-1}
\end{align*}
\lipsum[3-9]

\end{document}

Answer 2

Revtexdefiniert die widetextUmgebung für solche Ausnahmesituationen. Sie unterbricht den Zweispaltenmodus und gleicht den Text über der Umgebung aus:

\documentclass[aps,prl,reprint]{revtex4-1}
\usepackage{blindtext}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{graphics}
\usepackage{bm} % for math
\usepackage{verbatim} % for math
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{bm}
\usepackage{amssymb}
\usepackage{adjustbox}
\DeclareMathOperator{\RE}{Re}
\DeclareMathOperator{\IM}{Im}
\newcommand{\revtex}{REV\TeX\ }
\newcommand{\classoption}[1]{\texttt{#1}}
\newcommand{\macro}[1]{\texttt{\textbackslash#1}}
\newcommand{\m}[1]{\macro{#1}}
\newcommand{\env}[1]{\texttt{#1}}
\setlength{\textheight}{9.5in}
\newenvironment{psmallmatrix}
  {\left[\begin{smallmatrix}}
  {\end{smallmatrix}\right]}
\usepackage{showframe}
\renewcommand\ShowFrameLinethickness{0.3pt}
\usepackage{lipsum}

\begin{document}

\lipsum[1-3]
\begin{widetext}
\begin{align*}
var(\mathbf{\theta^* - \hat{\theta^*}}) \ge
\begin{psmallmatrix}
   2 & 0 & 0 & 0 & 0 \\[3ex]
   0 & 2 & 0 & 0 & 0 \\[3ex]
  0 & 0 & 2 & 0 & 0\\[3ex]
  0 & 0 & 0 & 2 & 0 \\[3ex]
  0 & 0 & 0 & 0 & 1
  \end{psmallmatrix}
 \begin{psmallmatrix}
   J_{11}^{-1} & 0 & \Delta_1^{-1} & -\Delta_1^{-1}J_{14}{J_{24}}^{-1} & 0 \\[3ex]
   0 & J_{22}^{-1} & {-J_{24}}^{-1}J_{23}\Delta_1^{-1} & {J_{24}}^{-1}+{J_{24}}^{-1}J_{23}\Delta_1^{-1}J_{14}J_{24}& 0 \\[3ex]
  \Delta_2^{-1} & -\Delta_2^{-1}J_{32}J_{42}^{-1} & J_{33}^{-1} & 0 & 0\\[3ex]
 -J_{42}^{-1}J_{41}\Delta_2^{-1} & {J_42}^{-1} + {J_42}^{-1}J_{41}\Delta_2^{-1}J_{32}{J_42}^{-1} & 0 & J_{44}^{-1} & 0 \\[3ex]
  0 & 0 & 0 & 0 & 1
  \end{psmallmatrix}
\end{align*}
\end{widetext}
\lipsum[4-6]

\end{document}

Answer 3

Beachten Sie, dass Sie Größenbefehle nicht im Mathematikmodus verwenden können. Wenn Sie sie im Text verwenden, nehmen sie kein Argument an. Die Syntax ist \tiny abcnicht\tiny{abc}

Sie können in der zweiten Spalte immer einfach ein Leerzeichen lassen. Sie müssen es bis zur endgültigen Bearbeitung stehen lassen, um die Position zu optimieren, aber

\documentclass[aps,prl,reprint]{revtex4-1}
\usepackage{amsfonts}
\usepackage{amsmath}
\DeclareMathOperator{\RE}{Re}
\DeclareMathOperator{\IM}{Im}
\newcommand{\revtex}{REV\TeX\ }
\newcommand{\classoption}[1]{\texttt{#1}}
\newcommand{\macro}[1]{\texttt{\textbackslash#1}}
\newcommand{\m}[1]{\macro{#1}}
\newcommand{\env}[1]{\texttt{#1}}
\setlength{\textheight}{9.5in}
\newenvironment{psmallmatrix}
  {\left[\begin{smallmatrix}}
  {\end{smallmatrix}\right]}
\DeclareMathOperator\var{var}
\begin{document}

\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X

\begin{flushleft}
\makebox[0pt][l]{$
\var(\mathbf{\theta^* - \hat{\theta^*}}) \ge
\begin{psmallmatrix}
   2 & 0 & 0 & 0 & 0  \\[3ex]
   0 & 2 &  0 & 0 & 0 \\[3ex]
  0  &  0 & 2 & 0 & 0\\[3ex]
  0 &  0 & 0  & 2 & 0 \\[3ex]
  0 & 0 & 0 & 0 & 1
  \end{psmallmatrix}
 \begin{psmallmatrix}
   J_{11}^{-1} & 0 & \Delta_1^{-1} & -\Delta_1^{-1}J_{14}{J_{24}}^{-1} & 0  \\[3ex]
   0 & J_{22}^{-1} &  {-J_{24}}^{-1}J_{23}\Delta_1^{-1} & {J_{24}}^{-1}+{J_{24}}^{-1}J_{23}\Delta_1^{-1}J_{14}J_{24}& 0 \\[3ex]
  \Delta_2^{-1}  & -\Delta_2^{-1}J_{32}J_{42}^{-1} & J_{33}^{-1} & 0 & 0\\[3ex]
 -J_{42}^{-1}J_{41}\Delta_2^{-1} & {J_42}^{-1} + {J_42}^{-1}J_{41}\Delta_2^{-1}J_{32}{J_42}^{-1}  & 0  & J_{44}^{-1} & 0 \\[3ex]
  0 & 0 & 0 & 0 & 1
  \end{psmallmatrix}
$}
\end{flushleft}

\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X

\vspace*{11\baselineskip}

\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X
\par\noindent X\dotfill X

\end{document}