¿Por qué mi símbolo principal es demasiado bajo? Y: ¿Por qué mis subíndices no se escalan en consecuencia cuando uso \scriptsize?

¿Por qué mi símbolo principal es demasiado bajo? Y: ¿Por qué mis subíndices no se escalan en consecuencia cuando uso \scriptsize?

Tengo dos preguntas (quizás simples) sobre el siguiente documento LaTeX

\documentclass{scrartcl}
\usepackage[ansinew]{inputenc}
\usepackage[T1]{fontenc}                                
\usepackage{tikz}                                               
\usepackage{pgfplots}                                       
\usetikzlibrary{intersections, calc}

\makeatletter
\DeclareMathSizes{\@xipt}{\@xipt}{6}{5}
\makeatother

\begin{document}
This is a nice picture with $\underline{U}_\mathrm{N}$, $U_\mathrm{L}$, $\varphi_\mathrm{U}$ and $\varphi_\mathrm{L}.$  

\begin{tikzpicture}
    \def\angle{acos(0.95)}

    \draw[->, name path=ul] (0,0) --  (5,0) coordinate (A) node[near end, anchor=north] {$U_\mathrm{L}$};
    \draw[->, name path=ux] (A) -- +({90-\angle}:3) coordinate (B) node[midway, anchor=west] {$\mathrm{j} \, X_\mathrm{N} \, \underline{I}$};
    \draw[->, name path=un] (0,0) -- (B) node[near end, anchor=south east] {$\underline{U}_\mathrm{N}$};
    \draw[->, name path=i] (0,0) -- +({-\angle}:1.5) coordinate (C) node[near end, anchor=north east] {$\underline{I}$};

    \path (0,0) let \p1 = ($(B)$) in +(15:{veclen(\x1,\y1)}) coordinate (D);
    \draw[gray, dashed, name path=circ] let \p1 = ($(B)$) in (D) arc (15:50:{veclen(\x1,\y1)});

    \draw[->, gray, name path=ii] (C) -- +({-\angle}:0.5) coordinate (CC) node[anchor=north east] {$\underline{I}'$};
    \draw[->, gray, name path=uull] (0,0) -- (4,0) coordinate (AA) node[near end, anchor=south] {$U'_\mathrm{L}$};
    \path[name path=uuxx] (AA) -- +({90-\angle}:8);
    \draw[->, gray, name intersections={of=uuxx and circ}] (AA) -- (intersection-1) coordinate (BB);
    \draw[->, gray, name path=uunn] (0,0) -- (BB) node[near end, anchor=south east] {$\underline{U}'_\mathrm{N}$};

    \draw[->] (1,0) let \p1 = ($(B)$) in arc (0:{atan(\y1/\x1)}:1) node[midway, anchor=west] {\scriptsize{$\varphi_\mathrm{U}$}};
    \draw[->] (1,0) let \p1 = ($(C)$) in arc (0:{atan(\y1/\x1)}:1) node[near end, anchor=west] {\scriptsize{$-\varphi_\mathrm{L}$}};
\end{tikzpicture}

\end{document}}

lo que produce algo como lo siguiente:

MWE

  1. ¿Por qué el símbolo principal de $U'_\mathrm{L}$en la imagen tikz es más bajo que el de $\underline{U}'_\mathrm{N}$? (La última posición principal me parece correcta...) Obviamente, esto debe tener algo que ver con el \underlinecomando, pero ¿qué puedo hacer para resolver el problema de la mala colocación de este símbolo principal? Elevar el símbolo primo escribiendo $U^{'}_\mathrm{L}$lo eleva demasiado y, de todos modos, probablemente no sea la forma óptima de resolver este problema.
  2. Solía \DeclareMathSizes{\@xipt}{\@xipt}{6}{5}​​​​reducir el tamaño de los subíndices y subíndices en modo matemático. Sin embargo, esto parece no funcionar cuando lo uso \scriptsize{}en el entorno matemático, como se puede ver en la etiqueta del ángulo: la U y la L en las etiquetas de los ángulos son apreciablemente más grandes que en la línea de texto sobre el diagrama. Supongo que esto se debe a mi configuración "estática" en \DeclareMathSizes{\@xipt}{\@xipt}{6}{5}la que establecí los tamaños en los valores fijos de 6 y 5. Si es así, ¿cómo puedo reducir el tamaño de los subíndices y subíndices en modo matemático de una manera más flexible? Escribir \DeclareMathSizes{\@xipt}{\@xipt}{0.8*\@xipt}{0.7*\@xipt}no funcionó...

Respuesta1

Los símbolos principales no son demasiado bajos, son demasiado pequeños: está solicitando que los subíndices/superíndices de primer nivel sean de 6 puntos, lo cual es demasiado pequeño al lado de un símbolo de tamaño de 11 puntos.

Calcular el 80% de 11 puntos da 8,8 puntos, y el tamaño estándar de sub/superíndice de primer nivel para 11 puntos es 8 puntos. Por supuesto, necesita fuentes arbitrariamente escalables para que esto funcione ( \usepackage{lmodern}, por ejemplo); solo haz los cálculos:

\DeclareMathSizes{\@xipt}{\@xipt}{8.8}{7.7}

(pero estos valores son demasiado grandes, en mi opinión, y dejaría los valores predeterminados). El tamaño de fuente utilizado para los subíndices es el mismo que el tamaño utilizado para los superíndices y esto no se puede evitar. Puede forzar que los subíndices grandes (normalmente letras mayúsculas) se reduzcan un poco especificando un superíndice ficticio: comparar

$a_{X} a^{}_{X}$

ingrese la descripción de la imagen aquí

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