Einfärben der Hintergründe von Teilen einer Matrix

Question

Ich habe mich eine Zeit lang umgesehen und scheine große Probleme beim Einfärben der folgenden Matrix zu haben:

\begin{pmatrix}  3 & -1 & -1 & -1 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 0 & 2 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 0 & 0 & 2 & -1 & 0 & 0 \\
        0 & 0 & -1 & 0 & 3 & -1 & -1 \\
        0 & 0 & 0 & -1 & -1 & 3 & -1 \\
        0 & 0 & 0 & 0 & -1 & -1 & 2 \end{pmatrix}

Wie nachstehend:

Weiß jemand, wo ich damit anfangen soll? Alles, was ich gefunden habe, scheint speziell für eine bestimmte Matrix geschrieben worden zu sein, und ich hatte Probleme, die Codes anzupassen.

Answer 1

Neben demMöglichkeiten, die in Zarkos Kommentar aufgeführt sindkönnen Sie verwenden tikzmark, was Ihnen eine vermutlich feinere automatische Steuerung bietet. In Ihrem Anwendungsfall ist die feinere Steuerung jedoch nicht erforderlich, könnte aber erforderlich sein, wenn Sie in der Matrix ausgefallenere Einträge wie Dinge mit Exponenten haben.

\documentclass{article}
\usepackage{eso-pic}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{tikzmark,fit}
\begin{document}
\AddToShipoutPictureBG{%
\begin{tikzpicture}[overlay,remember picture]
 \node[fill=blue!40,rounded corners,fit=(m1)(m3)]{};
 \node[fill=red!40,rounded corners,fit=(m2)(m4)]{};
 \node[fill=purple!60,inner xsep=1.6ex,rounded corners,fit=(m2)(m3)]{};
\end{tikzpicture}
}
\[\begin{pmatrix}  
    \tikzmarknode{m1}{3} & -1 & -1 & -1 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 0 & \tikzmarknode{m2}{2} & 0 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 0 & 0 & \tikzmarknode{m3}{2} & -1 & 0 & 0 \\
        0 & 0 & -1 & 0 & 3 & -1 & -1 \\
        0 & 0 & 0 & -1 & -1 & 3 & -1 \\
        0 & 0 & 0 & 0 & -1 & -1 & \tikzmarknode{m4}{2}
\end{pmatrix}\]
\end{document}

---

Anhang (von BlackMild): Dies ist eine geringfügige Änderung gegenüber Mamots Code. Ich entferne den dritten Knoten und verwende opacity=.3und inner sep=4ptfür das erste und das zweite nodes, sodass sich ihre Farben selbst mischen.

\documentclass{article}
\usepackage{eso-pic}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{tikzmark,fit}
\begin{document}
\AddToShipoutPictureBG{%
\begin{tikzpicture}[overlay,remember picture,opacity=.3,inner sep=4pt]
\node[fill=blue,fit=(m1)(m3)]{};
\node[fill=red,fit=(m2)(m4)]{};
\end{tikzpicture}
}
    \[\begin{pmatrix}  
        \tikzmarknode{m1}{3} & -1 & -1 & -1 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 1 & 0 & 0 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 0 & \tikzmarknode{m2}{2} & 0 & 0 & 0 & 0 \\
        -1 & 0 & 0 & \tikzmarknode{m3}{2} & -1 & 0 & 0 \\
        0 & 0 & -1 & 0 & 3 & -1 & -1 \\
        0 & 0 & 0 & -1 & -1 & 3 & -1 \\
        0 & 0 & 0 & 0 & -1 & -1 & \tikzmarknode{m4}{2}
    \end{pmatrix}\]
\end{document}

Answer 2

{pNiceMatrix}Mit of ist das ganz einfach möglich nicematrix.

In dieser Umgebung verfügen Sie über einen integrierten Befehl \Blockund können einen Block mit der gewünschten Farbe füllen.

Um zu zeigen, dass dies auch bei Vorhandensein eines Hintergrunds funktioniert, habe ich die Umgebung {pNiceMatrix}in ein {tcolorbox}(die Antwort von user121799 funktioniert nicht mit einem Hintergrund) gesetzt.

\documentclass{article}

\usepackage{tcolorbox}
\usepackage{nicematrix,tikz}

\begin{document}

\begin{tcolorbox}
\[\begin{pNiceMatrix}[margin]  
\Block[fill=blue!40,rounded-corners]{4-4}{}
3  & -1 & -1 & -1 & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 1  & 0  & 0  & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 0  & \Block[fill=red!40,rounded-corners]{*-*}{}
          2  & 0  & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 0  & 0  & 2  & -1 & 0  & 0  \\
0  & 0  & -1 & 0  & 3  & -1 & -1 \\
0  & 0  & 0  & -1 & -1 & 3  & -1 \\
0  & 0  & 0  & 0  & -1 & -1 & 2 
\end{pNiceMatrix}\]
\end{tcolorbox}

\end{document}

Sie benötigen mehrere Kompilierungen (da nicematrixPGF/Tikz-Knoten verwendet werden).

Sie können den Schlüssel verwenden opacity(erfordert Version 6.22 von nicematrix).

\documentclass{article}
\usepackage{tcolorbox}
\usepackage{nicematrix}

\begin{document}

\begin{tcolorbox}
\[\begin{pNiceMatrix}[margin]  
\Block[fill=blue!40,rounded-corners]{4-4}{}
3  & -1 & -1 & -1 & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 1  & 0  & 0  & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 0  & \Block[fill=red!80,opacity=0.5,rounded-corners]{*-*}{}
          2  & 0  & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 0  & 0  & 2  & -1 & 0  & 0  \\
0  & 0  & -1 & 0  & 3  & -1 & -1 \\
0  & 0  & 0  & -1 & -1 & 3  & -1 \\
0  & 0  & 0  & 0  & -1 & -1 & 2 
\end{pNiceMatrix}\]
\end{tcolorbox}

\end{document}

Wenn Sie den roten Block hinter dem blauen haben möchten, funktioniert diese Technik nicht. In diesem Fall können Sie die \CodeBeforevon{pNiceMatrix} verwenden , um die farbigen Rechtecke mit Tikz zu zeichnen.Vordie Konstruktion des Arrays (unter Verwendung von nicematrixin der Matrix erstellten Tikz-Knoten).

Auch dies funktioniert wieder mit einem Hintergrund.

\documentclass{article}
\usepackage{tcolorbox}
\usepackage{nicematrix,tikz}

\begin{document}

\begin{tcolorbox}
\[\begin{pNiceMatrix}[margin]  
\CodeBefore
  \begin{tikzpicture}
  \fill [red!40,rounded corners] (3-|3) rectangle (8-|8) ;
  \fill [blue!40,rounded corners] (1-|1) rectangle (5-|5) ;
  \end{tikzpicture}
\Body
3  & -1 & -1 & -1 & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 1  & 0  & 0  & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 0  & 2  & 0  & 0  & 0  & 0  \\
-1 & 0  & 0  & 2  & -1 & 0  & 0  \\
0  & 0  & -1 & 0  & 3  & -1 & -1 \\
0  & 0  & 0  & -1 & -1 & 3  & -1 \\
0  & 0  & 0  & 0  & -1 & -1 & 2 
\end{pNiceMatrix}\]
\end{tcolorbox}

\end{document}