¿Cómo encajar una ecuación grande donde el texto la describe en un artículo de formato de doble columna?

Question

Al usar este código, me enfrento al problema que se muestra en el lado derecho de la imagen. La ecuación se extiende más allá del margen derecho de la página.

\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}

Intenté usar el

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

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

Pero el problema con este comando es que la ecuación/matriz aparece en la parte inferior de la página, mientras que el texto que describe/hace referencia a esta ecuación está en otra parte del documento. Este enfoque es muy poco atractivo visualmente. Entonces, ¿hay algún comando para que la matriz/ecuación aparezca con el texto y también quepa en la página para un artículo en doble columna?

Pregunta: ¿Cómo puedo dividir el formato de dos columnas en áreas específicas donde una ecuación se extiende más allá del margen de la página? Tengo varias matrices tan grandes en mi documento. Estoy usando el editor WinEdit7.1.

ACTUALIZACIÓN: Este es el resultado que obtengo según la respuesta. El problema persiste como se puede ver en la imagen; la ecuación va más allá del margen del lado derecho.

Answer 1

No puedes meter a esa bestia en una columna estrecha.

A menos que decida optar por un figure*entorno, puede utilizar nombres simbólicos para las expresiones grandes. Las expresiones muy pequeñas son difíciles de leer y sólo deben usarse en situaciones de emergencia.

\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

Revtexdefine el widetextentorno para tales situaciones excepcionales. Interrumpe el modo de dos columnas y equilibra el texto sobre el entorno:

\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

Tenga en cuenta que no puede usar comandos de tamaño en modo matemático y, si los usa en texto, no toman un argumento, la sintaxis \tiny abcno es\tiny{abc}

Siempre puedes dejar un espacio en la segunda columna. Debes dejarlo hasta la edición final para modificar la posición, pero

\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}