Выравнивание уравнений по вертикали с выравниванием окружения

Question

Я сейчас пишу о тензорах и должен описать слияние двух состояний в один тензор. Сейчас у меня есть что-то вроде этого: с помощью следующего кода:

\begin{align}
    & r \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} + & s \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} + & t \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} + & u \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \\
    \text{with the basis} & \biggr(\begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix}, & \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix}, & \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix}, & \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix}\biggr) \\
    \text{can be written as} & \Biggr(\begin{bmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \end{bmatrix}, & \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \\ 0 \end{bmatrix}, & \begin{bmatrix} 0 \\ 0 \\ 1 \\ 0 \end{bmatrix}, & \begin{bmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 1 \end{bmatrix}\Biggr)
\end{align}

Меня смущает пара вещей.

• Брекеты не подходят к матрицам. (Я пробовал \left(и \right), но это не работает...
• Хуже всего то, что я не могу выровнять столбцы по вертикали (желательно по центру).

Может быть, что-то вроде этого:

Я уже перепробовал все, что только мог придумать, но так и не смог добиться результата... Если у кого-то есть предложения, пожалуйста, напишите в комментариях!

Answer 1

Вы можете использовать array:

\documentclass{article}
\usepackage{amsmath}

\begin{document}

\[
\setlength{\arraycolsep}{0pt}
\begin{array}{ r c c c c c c c l }
    r &
    \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} & 
    {} + s &
    \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} & 
    {} + t &
    \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} &
    {} + u &
    \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} &
    \\[10pt]
    \text{with the basis}\:\biggr( &
    \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} &
    , & 
    \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} &
    , & 
    \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \end{bmatrix} & 
    , & 
    \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} \otimes \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \end{bmatrix} &
    \biggr) \\[10pt]
    \text{can be written as}\:\Biggr( &
    \begin{bmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \\ 0 \end{bmatrix} &
    , & 
    \begin{bmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \\ 0 \end{bmatrix} &
    , & 
    \begin{bmatrix} 0 \\ 0 \\ 1 \\ 0 \end{bmatrix} & 
    , & 
    \begin{bmatrix} 0 \\ 0 \\ 0 \\ 1 \end{bmatrix} &
    \Biggr)
\end{array}
\]

\end{document}

Answer 2

Предлагаю убрать тексты из уравнения, где им не место.

Выравнивание можно получить с помощью некоторых приемов, основанных наIEEEeqnarray.

\documentclass{article}
\usepackage{mathtools}
\usepackage{IEEEtrantools}

\newcommand{\colv}[1]{\begin{bmatrix}#1\end{bmatrix}}

\begin{document}

The tensor
\begin{IEEEeqnarray}{rcCrcCrcCrcl}
r & \colv{1 \\ 0} \otimes \colv{1 \\ 0} & + &
s & \colv{1 \\ 0} \otimes \colv{0 \\ 1} & + &
t & \colv{0 \\ 1} \otimes \colv{1 \\ 0} & + &
u & \colv{0 \\ 1} \otimes \colv{0 \\ 1}
\\
\noalign{\vspace{2\jot}}
\noalign{\noindent with the basis}
\noalign{\vspace{4\jot}}
\biggr( &
  \colv{1 \\ 0} \otimes \colv{1 \\ 0}\mathrlap{,} &&&
  \colv{1 \\ 0} \otimes \colv{0 \\ 1}\mathrlap{,} &&&
  \colv{0 \\ 1} \otimes \colv{1 \\ 0}\mathrlap{,} &&&
  \colv{0 \\ 1} \otimes \colv{0 \\ 1} &
\biggr)
\\
\noalign{\vspace{2\jot}}
\noalign{\noindent can be written as}
\noalign{\vspace{4\jot}}
\left(\vphantom{\colv{0\\0\\0\\0}}\right.\kern-\nulldelimiterspace &
  \mathllap{r}
  \colv{1 \\ 0 \\ 0 \\ 0}\mathrlap{,} &&&
  \mathllap{s}
  \colv{0 \\ 1 \\ 0 \\ 0}\mathrlap{,} &&&
  \mathllap{t}
  \colv{0 \\ 0 \\ 1 \\ 0}\mathrlap{,} &&&
  \mathllap{u}
  \colv{0 \\ 0 \\ 0 \\ 1} &
\left)\vphantom{\colv{0\\0\\0\\0}}\right.\kern-\nulldelimiterspace
\end{IEEEeqnarray}

\end{document}

Я добавил скаляры в последнюю строку, удалите их, если посчитаете нужным.

Типы столбцов:

• rдля столбца, выровненного по правому краю
• cдля центрированной колонки
• lдля выравнивания по левому краю столбца
• Cдля центрированного столбца с бинарным оператором или отношением

Вместо \mathrlap(сделать блок нулевой ширины с содержимым, выступающим вправо) и \mathllap(аналогично для левой стороны) я мог бы использовать \IEEEeqnarraymulticol, но это слишком длинное слово.