Alinear la expansión polinomial

Question

Estoy tratando de expandir un polinomio de tal manera que los coeficientes del mismo grado estén alineados, así

\begin{alignat*}{6}
f(t)
&={} (t + 1)^4 - (t + 1)^3 +2(t + 1) + 1\\
&={} &t^4 &{}+{} &4t^3 &{}+{} &6t^2 &{}+{} &4t &{}+{} &1\\
&    &    &{}-{} &t^3  &{}-{} &3t^2 &{}-{} &3t &{}-{} &1\\
&    &    &      &     &      &     &{}+{} &2t &{}+{} &2\\
&    &    &      &     &      &     &      &   &{}+{} &1
\end{alignat*}

Sin embargo, esto genera lo siguiente mientras que el objetivo sería que esas líneas del segundo en adelante estuvieran alineadas con el primero.
Entiendo que esto se debe a que no tengo suficientes &en la primera línea, pero parece imposible poner algunos en la ubicación exacta para tener esto bien.

¿Quizás sería mejor un entorno de alineación diferente?
Este me gustó porque podía alinear esa expansión mediante coeficientes, pero otro que diera el resultado correcto estaría bien. O tal vez si a lo anterior se le puede añadir algún truco.

Gracias

Answer 1

Aquí hay una solución que utiliza un entorno de 11 columnas array.

\documentclass{article}
\usepackage{mathtools}    % for '\mathrlap' macro    
\usepackage{array}        % for '\newcolumntype' macro
\newcolumntype{C}{>{{}}c<{{}}} % for binary and relational operators
\newcolumntype{R}{>{\displaystyle}r} % automatic displaystyle math mode
\newcolumntype{L}{>{\displaystyle}l} % automatic displaystyle math mode
\usepackage{booktabs}          % for '\midrule' and '\addlinespace' macros
\begin{document}

\[
\setlength\arraycolsep{0pt}
\renewcommand\arraystretch{1.25}
\begin{array}{ R *{5}{CR} } % 11 columns in all
f(t) &=& \multicolumn{9}{L}{\mathrlap{(t + 1)^4 - (t + 1)^3 + 2(t + 1) + 1}} \\
\addlinespace
     &=&       t^4 &+&      4t^3 &+& 6t^2 &+&       4t &+& 1 \\
     & &           &-&       t^3 &-& 3t^2 &-&       3t &-& 1 \\
     & &           & &           & &      &+&       2t &+& 2 \\
     & &           & &           & &      & &          &+& 1 \\
\midrule % optional
f(t) &=&       t^4 &+&      3t^3 &+& 3t^2 &+&       3t &+& 3 % optional
\end{array}
\]

\end{document}

Answer 2

Nido arrayen su interior align, que es más sencillo que utilizarlo alignedat.

\documentclass{article}
\usepackage{array}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

\begin{align*}
f(t)
&= (t + 1)^4 - (t + 1)^3 +2(t + 1) + 1 \\
&= \setlength{\arraycolsep}{0pt}
   \renewcommand{\arraystretch}{1.5}
   \begin{array}[t]{*{4}{r >{{}}c<{{}}}r}
   t^4 &+& 4t^3 &+& 6t^2 &+& 4t &+& 1 \\
       &-&  t^3 &-& 3t^2 &-& 3t &-& 1 \\
       & &      & &      &+& 2t &+& 2 \\
       & &      & &      & &    &+& 1
   \end{array} \\
&= t^4+3t^3+3t^2+3t+3
\end{align*}

\end{document}

Enfoque alternativo con IEEEeqnarray. Sólo necesitamos una "columna fantasma".

\documentclass{article}
\usepackage{IEEEtrantools}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

\begin{IEEEeqnarray*}{r C r C r C r C r C r l}
f(t)
&=& \IEEEeqnarraymulticol{10}{l}{(t + 1)^4 - (t + 1)^3 +2(t + 1) + 1} \\
&=& t^4 &+& 4t^3 &+& 6t^2 &+& 4t &+& 1 \\
& &     &-&  t^3 &-& 3t^2 &-& 3t &-& 1 \\
& &     & &      & &      &+& 2t &+& 2 \\
& &     & &      & &      & &    &+& 1 \\
&=& \IEEEeqnarraymulticol{10}{l}{t^4+3t^3+3t^2+3t+3}
\end{IEEEeqnarray*}

\end{document}

Answer 3

\begin{equation*}
\begin{aligned}
f(t)
= (t + 1)^4 - (t + 1)^3 +2(t + 1) + 1&\\
= t^4 + 4t^3 + 6t^2 + 4t + 1&\\
- t^3  - 3t^2 - 3t - 1&\\
{}+ 2t + 2&\\
{}+  1&
\end{aligned}
\end{equation*}

Answer 4

Esto alinea eltpero no puedo decir que me guste mucho el resultado, podrías agregar aún más &y alinear +/- también, pero no alinear los términos podría ser más legible

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

\begin{alignat*}{-1}
f(t)
&= &(&t + 1)^4 - &(&t + 1)^3  && + &2(&t + 1) + &1\\
&= &&t^4  &+4&t^3 + &6&t^2 + &4&t + &1\\
&  && &-&t^3  - &3&t^2 - &3&t - &1\\
&  & & & & & & + &2&t + &2\\
&  & & & & & & & &   + &1
\end{alignat*}

\end{document}