Alineación de cajas y estilo de visualización para todos los entornos.

Question

considere el siguiente código "mínimo":

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}% http://ctan.org/pkg/amsmath
\begin{document}\begin{align*}
(p's_y)(z)&=(ps_xs_y)(z)=\\
    &=\begin{cases}
        p'(z)                       &   z\neq y\\
        \sum_{v\in N(y)}p'(v)-p'(z) &       z=y
    \end{cases}\\
    &=\begin{cases}
        p(z)                                            &   z\neq x,y\\
        \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                       &   z=x\\
        \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}}p'(v)+p'(x)-p'(y) &   z=y
    \end{cases}\\
    &=\begin{cases}
        p(z)                                            &   z\neq x,y\\
        \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                       &   z=x\\
        \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
        \sum_{v\in N(x)}p(x)-p(x)-p(y)                  &   z=y
    \end{cases}\\
    &=\begin{cases}
        p(z)                                            &   z\neq x,y\\
        \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                       &   z=x\\
        \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
        \sum_{v\in N(x)\setminus\{y\}} p(v) -p(x)       &   z=y
    \end{cases}\\
    &=\begin{cases}
        p(z)                                                        &   z\neq x,y\\
        \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                                   &   z=x\\
        \sum_{v\in \left(N(x)\cup N(y)\right)\setminus\{x,y\}} p(v) &   z=y
    \end{cases}
\end{align*}
\end{document}​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​

Lo que se convierte en lo siguiente:

Ahora a mis preguntas:

1. ¿Cómo puedo configurar globalmente \displaystyley \limitspara todo el documento y todos los entornos sin declararlo una y otra vez (es decir, sin escribir explícitamente \displaystyle\sum\limits... cada vez)?
2. ¿Cómo puedo hacer que todas las condiciones (es decir z=y...) se alineen?
3. ¿Cómo puedo centrar la primera columna de cases(es decir, las sumas y p(x))?

Answer 1

Puedes hacerlo partiendo dcasesdel mathtoolspaquete y midiendo el elemento más grande, pero el resultado final es mucho peor que tu imagen, en mi opinión:

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath,mathtools}

\newlength{\longestcase}
\newcommand{\longcase}[1]{%
  \mathmakebox[\longestcase][l]{#1}%
}

\begin{document}

\settowidth{\longestcase}{%
  $\displaystyle
   \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
   \sum_{v\in N(x)}p(x)-p(x)-p(y)
  $}
\begin{align*}
(p's_y)(z)
  &=(ps_xs_y)(z)=\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p'(z)}                                 & z\neq y\\[2ex]
    \sum_{v\in N(y)}p'(v)-p'(z)                      & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                  & z\neq x,y\\[2ex]
    \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                        & z=x\\
    \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}}p'(v)+p'(x)-p'(y ) & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                  & z\neq x,y\\[2ex]
    \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                        & z=x\\
    \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
    \sum_{v\in N(x)}p(x)-p(x)-p(y)                   & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                  & z\neq x,y\\[2ex]
    \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                        & z=x\\
    \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
    \sum_{v\in N(x)\setminus\{y\}} p(v) -p(x)        & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                  & z\neq x,y\\[2ex]
    \sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)                        & z=x\\
    \sum_{v\in (N(x)\cup N(y))\setminus\{x,y\}} p(v) & z=y
    \end{dcases}
\end{align*}

\end{document}​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​

Centrar los objetos lo empeora aún más.;-)

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath,mathtools}

\newlength{\longestcase}
\newcommand{\longcase}[1]{%
  \mathmakebox[\longestcase][c]{#1}%
}

\begin{document}

\settowidth{\longestcase}{%
  $\displaystyle
   \sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
   \sum_{v\in N(x)}p(x)-p(x)-p(y)
  $}
\begin{align*}
(p's_y)(z)
  &=(ps_xs_y)(z)=\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p'(z)}                                            & z\neq y\\[2ex]
    \longcase{\sum_{v\in N(y)}p'(v)-p'(z)}                      & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                             & z\neq x,y\\[2ex]
    \longcase{\sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)}                        & z=x\\
    \longcase{\sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}}p'(v)+p'(x)-p'(y)}  & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                             & z\neq x,y\\[2ex]
    \longcase{\sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)}                        & z=x\\
    \longcase{\sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
      \sum_{v\in N(x)}p(x)-p(x)-p(y)}                           & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                             & z\neq x,y\\[2ex]
    \longcase{\sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)}                        & z=x\\
    \longcase{\sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}} p(v) +
      \sum_{v\in N(x)\setminus\{y\}} p(v) -p(x)}                & z=y
    \end{dcases}\\
  &=\begin{dcases}
    \longcase{p(z)}                                             & z\neq x,y\\[2ex]
    \longcase{\sum_{v\in N(x)}p(v)-p(x)}                        & z=x\\
    \longcase{\sum_{v\in (N(x)\cup N(y))\setminus\{x,y\}} p(v)} & z=y
    \end{dcases}
\end{align*}
\end{document}​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​

Answer 2

Una variante, usando el eqparboxpaquete para medir el lado izquierdo más ancho con un sistema de etiquetas, y menos espacio horizontal con el \smashoperatorcomando de mathtools:

\documentclass{article}
\usepackage{mathtools}% http://ctan.org/pkg/amsmath
\usepackage{eqparbox}
\newcommand\eqmathbox[2][]{\eqmakebox[#1]{\ensuremath{\displaystyle#2}}}

\begin{document}

\begin{align*}
  (p's_y)(z) & =(ps_xs_y)(z)= \\
                                                                                                      & =\begin{dcases}
  \eqmathbox[C]{p'(z)} & z\neq y \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(y)}}p'(v)-p'(z)} & z=y
  \end{dcases}\\[1ex]
                                                                                                      & =\begin{dcases}
  \eqmathbox[C]{p(z)} & z\neq x,y \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(x)}}p(v)-p(x)} & z=x \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}}}p'(v)+p'(x)-p'(y)} & z=y
  \end{dcases}\\[1ex]
                                                                                                      & =\begin{dcases}
  \eqmathbox[C]{p(z)} & z\neq x,y \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(x)}}p(v)-p(x)} & z=x \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}}} p(v) +
  \smashoperator{\sum_{v\in N(x)}}p(x)-p(x)-p(y)} & z=y
  \end{dcases}\\[1ex]
                                                                                                      & =\begin{dcases}
  \eqmathbox[C]{p(z)} & z\neq x,y \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(x)}}p(v)-p(x)} & z=x \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(y)\setminus\{x\}}} p(v) +
  \smashoperator{\sum_{v\in N(x)\setminus\{y\}}} p(v) -p(x)} & z=y
  \end{dcases}\\[1ex]
                                                                                                      & =\begin{dcases}
  \eqmathbox[C]{p(z)} & z\neq x,y \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in N(x)}}p(v)-p(x)} & z=x \\
  \eqmathbox[C]{\smashoperator[r]{\sum_{v\in \left(N(x)\cup N(y)\right)\setminus\{x,y\}}} p(v)} & z=y
  \end{dcases}
\end{align*}

\end{document}