Beste Möglichkeit, ausgerichtete Gleichungen in eine Tabelle in Latex einzufügen

Question

Ich möchte so etwas implementieren. Aber ich habe festgestellt, dass es schwierig ist, mehrere Zeilen ausgerichteter Gleichungen in eine Zelle einzufügen. Ich habe viel gesucht, aber selbst wenn ich \parboxdie ausgerichteten Gleichungen in eine Zelle einfüge, kann ich diese Zelle immer noch nicht linksbündig ausrichten oder den Inhalt in den Zellen daneben oben ausrichten. Unten sehen Sie, was ich haben möchte und was in Microsoft Word gemacht wurde. Beachten Sie, dass die gepunkteten Gitterlinien nicht als PDF gedruckt werden und nur angezeigt werden, um die Ausrichtung anzuzeigen.

Hier ist ein Teil des unvollkommenen Codes, den ich ausprobiert habe. Meine Ziele sind:

1. Eine Tabelle ist anderen Implementierungen wie align, vorzuziehen framed. Weil ich eine sehr lange Tabelle mit trigonometrischen Funktionen habe, die ordentlich ausgerichtet werden muss.
2. Fügen Sie mehrere Gleichungszeilen in eine Zelle ein und richten Sie Gleichungen innerhalb derselben Zelle hoffentlich (nicht unbedingt) am =Vorzeichen aus.
3. Alle Zellen sind oben links ausgerichtet, ohne linken Rand.
4. Etwas Polsterung oben und unten wäre wünschenswert. (Ich kann es jetzt machen \renewcommand{\arraystretch}{2}, aber ich frage mich, ob es einen besseren Weg gibt.)

Das kompilierte PDF ist unten eingefügt. Meine aktuelle Lösung verursacht irgendwie die seltsame Rechtsverschiebung in der zweiten Zeile. Ich habe keine Ahnung, was schief gelaufen ist. Außerdem glaube ich sowieso nicht, dass meine Lösung der richtige Weg ist.

\documentclass{article}

\usepackage{enumitem,amssymb}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{hyperref}
\usepackage{array}
\usepackage{booktabs}

\begin{document}

\everymath{\displaystyle}

\renewcommand{\arraystretch}{2}
\begin{tabular}[t]{|lll|}
  \hline
  \(\sin (x + \pi) = -\sin x\)                        &
  \(\sin (x + \pi) = -\sin x\)                        &
  \(\tan (x + \pi) = \tan x\)                         \\ \hline
  \parbox{100pt}{
    \begin{align*}
       & \sin (\alpha+\beta)   \\
       & = \sin\alpha\cos\beta + \cos\alpha\sin\beta
    \end{align*}
  }                                                  &
  \parbox{100pt}{
    \begin{flalign*}
      & \cos (\alpha+\beta) \\
      & = \sin\alpha\cos\beta + \cos\alpha\sin\beta
    \end{flalign*}
  }                                                  &
  \parbox{100pt}{
    \begin{flalign*}
      & \tan (\alpha+\beta) \\
      & = \frac{\tan\alpha + \tan\beta}{1 - \tan\alpha\tan\beta}
    \end{flalign*}
  }                                                           \\
  \(\sin 2x = 2 \cos x \sin x\)                      &
  \parbox{100pt}{
    \begin{flalign*}
      \cos 2x & = \cos^2 x - \sin^2 x \\
      & = 2\cos^2 x - 1               \\
      & = 1 - 2\sin^2 x
    \end{flalign*}
  }                                                  &
  \(\tan 2x = \frac{2\tan x}{1 - \tan^2 x}\)                  \\
  \(\sin \frac{x}{2} = \sqrt{\frac{1 - \cos x}{2}}\) &
  \(\cos \frac{x}{2} = \sqrt{\frac{1 + \cos x}{2}}\) &
  \(\tan \frac{x}{2} = \sqrt{\frac{1 - \cos x}{1 + \cos x}}\) \\
  \hline
\end{tabular}

\end{document}

Answer 1

Eine allgemeine Bemerkung vorweg: Es ist nicht sinnvoll zu behaupten, dass eine Lösungam bestenohne zu wissen, welche Ziele und Einschränkungen der Satz setzen soll. Die folgenden Lösungsvorschläge sind hoffentlich hilfreichnützlich. Ich behaupte allerdings nicht, dass sie die „Besten“ sind.

Der folgende Screenshot und Code zeigt zwei mögliche Lösungen: Die erste Tabelle verwendet feste Spaltenbreiten (weil dies in dem von Ihnen geposteten Screenshot der Fall ist), während die zweite Tabelle natürliche Spaltenbreiten verwendet. Meiner Meinung nach sieht die Verwendung natürlicher Spaltenbreiten besser aus – zumindest für die vorliegende Tabelle.

In beiden Lösungen wird der Zellinhalt linksbündig gesetzt, da dies auch in Ihrem Screenshot zu sehen ist. Bitte informieren Sie uns, wenn Sie eine andere Ausrichtung bevorzugen. Beachten Sie die Verwendung einer alignedUmgebung in der „mittleren“ Zelle, um den dreizeiligen Ausdruck so zu setzen, dass die drei =Symbole vertikal ausgerichtet werden. Schließlich habe ich in beiden Lösungen absichtlich alle vertikalen Linien weggelassen und die Makros des booktabsPakets verwendet, um nur zwei sichtbare horizontale Linien zu erstellen. Dies wurde getan, um der Tabelle ein offeneres und einladenderes „Aussehen“ zu verleihen.

\documentclass{article}
\usepackage{fourier} % optional (to match font used in OP's screenshot)
\usepackage{array} % for 'w' col. type and '\newcolumntype' macro
\newcolumntype{W}[1]{>{$\displaystyle}w{l}{#1}<{$}}
\newcolumntype{L}{>{\displaystyle}l}
\usepackage{amsmath}  % for 'aligned' env.
\usepackage{booktabs} % for well-spaced horizontal rules
\usepackage{geometry} % (set page parameters suitably)

%% Material that's common to both tables created below:
\newcommand\blurb{% 
  \toprule
  \sin(x+\pi)=-\sin x & \cos(x+\pi)=-\cos x & \tan(x+\pi)=\tan x \\ 
  \addlinespace[2ex]
  \sin2x=2\sin x\cos x & 
  \begin{aligned}[t] % <-- note the 't' ("top") placement specifier
  \cos2x &=\cos^2x-\sin^2x\\
         &=2\cos^2x-1\\
         &=1-2\sin^2x
  \end{aligned} & 
  \tan2x = \frac{2\tan x}{1-\tan^2x} \\
  \addlinespace[2ex]
  \sin\frac{x}{2}=\sqrt{\frac{1-\cos x}{2}} &
  \cos\frac{x}{2}=\sqrt{\frac{1+\cos x}{2}} & 
  \tan\frac{x}{2}=\sqrt{\frac{1-\cos x}{1+\cos x}} \\
  \addlinespace
  \bottomrule}

\begin{document}
\[
\begin{array}{@{} *{3}{W{4cm}} @{}}
\blurb
\end{array}
\]

\[
\setlength\arraycolsep{15pt} % default is '5pt'
\begin{array}{@{} *{3}{L} @{}}
\blurb
\end{array}
\]
\end{document}