Tengo una matriz dentro de la ecuación y alineada, no reconozco el modo matemático

Question

Estoy intentando crear una matriz entre corchetes donde se etiquetan las filas y columnas. Mi intento es:

\begin{equation}
    \begin{aligned}
        &\begin{array}{*{7}{p{.8cm}}}
             \mathcal{G}^{\{1\}} & \mathcal{G}^{\{2\}} & \mathcal{G}^{\{3\}} & \mathcal{G}^{\{4\}} & \mathcal{G}^{\{5\}} & e_{r1} & e_{r2}\end{array}\\
        \begin{array}{r}
        \text{plant (out)}\\
        n_1\\
        n_2\\
        \text{plant (in)}\end{array} & \left[\begin{array}{*{7}{p{.8cm}}}
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0\\
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0\\
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0\\
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0\end{array}\right]
    \end{aligned}
\end{equation}  

Sin embargo, cuando hago esto, recibo muchos errores como "Error de LaTeX: \mathcal permitido sólo en modo matemático". y "Falta $ insertado". Tengo los paquetes array y amsmath incluidos en mi preámbulo. ¿Por qué esto no funciona y cuál sería la mejor manera de lograrlo? Agregar $$ provoca el error "$ inesperado después de \begin{array}"

Answer 1

El contenido de una pcolumna se procesa en modo texto de forma predeterminada. Dado que el salto de línea automático no parece ser necesario, le sugiero que reemplace el ptipo de columna con el wtipo de columna, que proporciona el arraypaquete y que también toma un parámetro de longitud (el ancho del diseño de la columna) como argumento.

\documentclass{article}
\usepackage{array}   % for 'w' column type
\usepackage{amsmath} % for 'aligned' env.
\newcommand\mG[1]{\mathcal{G}^{\{#1\}}} % handy shortcut macro

\begin{document}

\begin{equation}
\begin{aligned}
     &\kern4pt
     \begin{array}{ *{6}{wl{8mm}} r }
        \mG{1} & \mG{2} & \mG{3} & \mG{4} & \mG{5} & e_{r1} & e_{r2}
     \end{array} \\
     \begin{array}{r}
        \text{plant (out)}\\
        n_1\\
        n_2\\
        \text{plant (in)}
     \end{array} 
     &\left[
     \begin{array}{ *{6}{wl{8mm}} r }
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0\\
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0\\
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0\\
           0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0
     \end{array}
     \right]
\end{aligned}
\end{equation} 

\end{document}

Answer 2

Sugiero usar nicematrix.

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath} % for 'aligned' env.
\usepackage{nicematrix}

\newcommand\cG[1]{\mathcal{G}}

\begin{document}

\begin{equation}
\begin{bNiceArray}[first-row,first-col]{*{7}{w{c}{2em}}}
& \cG^{\{1\}} & \cG^{\{2\}} & \cG&{\{3\}} & \cG^{\{4\}} & \cG^{\{5\}} & e_{r1} & e_{r2} \\
\text{plant (out)} & 0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0 \\
n_1                & 0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0 \\
n_2                & 0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0 \\
\text{plant (in)}  & 0 & 0 & -1 & -1 & -1 & -1 & 0
\end{bNiceArray}
\end{equation} 

\end{document}

Con w{c}{2em}ello obtienes columnas de ancho fijo.