Как отформатировать длинную систему уравнений

Question

Мне было интересно, как можно форматировать длинные системы уравнений, где уравнения должны быть разбиты. Я хочу повторить это

Вот набранные 3 уравнения:

    \begin{equation}
    \frac{\partial u_r}{\partial t}+u_r\frac{\partial u_r}{\partial r}+\frac{u_{\theta }}{r}\frac{\partial u_r}{\partial \theta }-\frac{u_{\theta }^2}{r}+u_z\frac{\partial u_r}{\partial z}=\frac{\mu }{\rho \:}\left[\frac{\partial }{\partial r}\left(\frac{1}{r}\frac{\partial }{\partial r}\left(ru_r\right)\right)+\frac{1}{r^2}\frac{\partial ^2u_r}{\partial \theta ^2}+\frac{\partial ^2u_r}{\partial z^2}-\frac{2}{r^2}\frac{\partial u_{\theta }}{\partial \theta }\right]-\frac{1}{\rho }\frac{\partial P}{\partial r}
\end{equation}

\begin{equation}
    \frac{\partial u_{\theta }}{\partial t}+u_r\frac{\partial u_{\theta }}{\partial r}+\frac{u_{\theta }}{r}\frac{\partial u_{\theta }}{\partial \theta }-\frac{u_ru_{\theta }}{r}+u_z\frac{\partial u_{\theta }}{\partial z}=\frac{\mu }{\rho \:}\left[\frac{\partial }{\partial r}\left(\frac{1}{r}\frac{\partial }{\partial r}\left(ru_{\theta }\right)\right)+\frac{1}{r^2}\frac{\partial ^2u_{\theta }}{\partial \theta ^2}+\frac{\partial ^2u_{\theta }}{\partial z^2}+\frac{2}{r^2}\frac{\partial u_{\theta }}{\partial \theta }\right]-\frac{1}{r\rho }\frac{\partial P}{\partial \theta }
\end{equation}

\begin{equation}
    \frac{\partial u_z}{\partial t}+u_r\frac{\partial u_z}{\partial r}+\frac{u_{\theta }}{r}\frac{\partial u_z}{\partial \theta }+u_z\frac{\partial u_z}{\partial z}=\frac{\mu }{\rho \:}\left[\frac{1}{r}\frac{\partial }{\partial r}\left(r\frac{\partial u_z}{\partial \:r}\right)+\frac{1}{r^2}\frac{\partial ^2u_z}{\partial \theta ^2}+\frac{\partial ^2u_z}{\partial z^2}\right]-\frac{1}{\rho }\frac{\partial P}{\partial \theta }+g_z
\end{equation}

Я могу разбить уравнения по отдельности, но не знаю, как перечислить их в формате, показанном выше. Все, что поможет. Спасибо.

Answer 1

Что-то вроде этого:

Я использовал align*среду изамсматпакет с выравниванием после первого знака + и несколько \notagкоманд для подавления промежуточных номеров уравнений. В отличие от OP я настоятельно рекомендую, чтобы знаки равенства начинались со второй строки уравнений, а не находились в конце первой строки.

Вот код:

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}
\begin{document}

   \begin{align}
      \frac{\partial u_r}{\partial t}+&u_r\frac{\partial u_r}{\partial r}
        +\frac{u_{\theta }}{r}\frac{\partial u_r}{\partial \theta }
        -\frac{u_{\theta }^2}{r}+u_z\frac{\partial u_r}{\partial z}
      \\ &=\frac{\mu }{\rho \:}\left[\frac{\partial }{\partial r}
          \left(\frac{1}{r}\frac{\partial }{\partial r}\left(ru_r\right)\right)
            +\frac{1}{r^2}\frac{\partial ^2u_r}{\partial \theta ^2}
            +\frac{\partial ^2u_r}{\partial z^2}
            -\frac{2}{r^2}\frac{\partial u_{\theta }}{\partial \theta }\right]
            -\frac{1}{\rho }\frac{\partial P}{\partial r}\notag\\
      \frac{\partial u_{\theta }}{\partial t}+&u_r\frac{\partial u_{\theta }}{\partial r}
           +\frac{u_{\theta }}{r}\frac{\partial u_{\theta }}{\partial \theta }
                -\frac{u_ru_{\theta }}{r}+u_z\frac{\partial u_{\theta }}{\partial z}\\
        &=\frac{\mu }{\rho \:}\left[\frac{\partial }{\partial r}
              \left(\frac{1}{r}\frac{\partial }{\partial r}\left(ru_{\theta }\right)\right)
              +\frac{1}{r^2}\frac{\partial ^2u_{\theta }}{\partial \theta ^2}
              +\frac{\partial ^2u_{\theta }}{\partial z^2}
              +\frac{2}{r^2}\frac{\partial u_{\theta }}{\partial \theta }\right]
              -\frac{1}{r\rho }\frac{\partial P}{\partial \theta }
      \notag\\
      \frac{\partial u_z}{\partial t}+&u_r\frac{\partial u_z}{\partial r}
          +\frac{u_{\theta }}{r}\frac{\partial u_z}{\partial \theta }
              +u_z\frac{\partial u_z}{\partial z}\\
          &=\frac{\mu }{\rho \:}\left[\frac{1}{r}\frac{\partial }{\partial r}
              \left(r\frac{\partial u_z}{\partial \:r}\right)
                  +\frac{1}{r^2}\frac{\partial ^2u_z}{\partial \theta ^2}
                      +\frac{\partial ^2u_z}{\partial z^2}\right]
                          -\frac{1}{\rho }\frac{\partial P}{\partial \theta }+g_z\notag
  \end{align}

\end{document}

Answer 2

Еще один код с align, но включающий описания слева и более простой синтаксис с diffcoeffпакетом:

\documentclass{article}
\usepackage{geometry} 
\usepackage{amsmath}
\usepackage{diffcoeff} 

\begin{document}

\begin{align}
r\text{-momentum:} & & & \diffp{u_r}{t} + u_r\diffp{u_r}{r} + \frac{u_{\theta }}{r}\diffp{u_r}{\theta }-\frac{u_{\theta }^2}{r} + u_z\diffp{u_r}{z} = \\
\notag & & & \frac{\mu }{\rho \:}\left[\diffp{}{r}\left(\frac{1}{r}\diffp{}{r}\left(ru_r\right)\right) + \frac{1}{r^2}\diffp[2]{u_r}{\theta} + \diffp[2]{u_r}{z}-\frac{2}{r^2}\diffp{u_{\theta }}{\theta }\right]-\frac{1}{\rho }\diffp{P}{r}\\[2ex]
%
\theta\text{-momentum:} & & & \diffp{u_{\theta }}{t} + u_r\diffp{u_{\theta }}{r} + \frac{u_{\theta }}{r}\diffp{u_{\theta }}{\theta }-\frac{u_ru_{\theta }}{r} + u_z\diffp{u_{\theta }}{z} = \\
\notag & & & \frac{\mu }{\rho \:}\left[\diffp{}{r}\left(\frac{1}{r}\diffp{}{r}\left(ru_{\theta }\right)\right) + \frac{1}{r^2}\diffp[2]{u_{\theta }}{\theta} + \diffp[2]{u_{\theta }}{z} + \frac{2}{r^2}\diffp{u_{\theta }}{\theta }\right]-\frac{1}{r\rho }\diffp{P}{\theta } \\[2ex]
%
z\text{-momentum:} & & & \diffp{u_z}{t} + u_r\diffp{u_z}{r} + \frac{u_{\theta }}{r}\diffp{u_z}{\theta } + u_z\diffp{u_z}{z} = \\
 \notag & & & \frac{\mu }{\rho \:}\left[\frac{1}{r}\diffp{}{r}\left(r\diffp{u_z}{\:r}\right) + \frac{1}{r^2}\diffp[2]{u_z}{\theta} + \diffp[2]{u_z}{z}\right]-\frac{1}{\rho }\diffp{P}{\theta } + g_z
\end{align}

\end{document}