Почему интервал над уравнением больше, чем под ним, если \belowdisplayskip = \abovedisplayskip?

Question

Оба \abovedisplayskipи \belowdisplayskipустановлены по умолчанию на 10pt plus 2pt minus 5pt, но я вижу, что уравнения отображения не центрируются между абзацами. В чем причина этого, и как мне их центрировать?

Мне также интересно узнать, почему интервалы сделаны именно так. Это традиция или эстетически приятно не размещать уравнения вертикально по центру между абзацами?

\documentclass{article}
\usepackage{geometry}
\geometry{left=2cm,right=2cm}
\usepackage{lipsum}
\begin{document}

\lipsum[1]

\begin{equation}
    \mathrm{d}{I} = -AI\mathop{}\!\mathrm{d}x
\end{equation}

\lipsum[2]

\begin{equation}
    \ln \frac{A_\mathrm{s}}{A_\mathrm{d}} = \int_L\!\!A\mathop{}\!\mathrm{d}x
\end{equation}

\lipsum[2]

\begin{equation}
    Z = \sqrt{\rho K}
\end{equation}

\lipsum[3]

\end{document}

Answer 1

Если вы сложите \showoutputи посмотрите (например) последнее уравнение, начинающееся с Z=, вы увидите

...\glue(\parskip) 0.0
...\glue(\baselineskip) 10.05556
...\hbox(0.0+0.0)x500.484, glue set 485.484fil
....\hbox(0.0+0.0)x15.0
....\penalty 10000
....\glue(\parfillskip) 0.0 plus 1.0fil
....\glue(\rightskip) 0.0
...\penalty 10000
...\glue(\abovedisplayshortskip) 0.0 plus 3.0
...\glue(\baselineskip) 2.21736
...\hbox(9.78264+2.61745)x272.86868, shifted 227.61531
....\hbox(9.78264+2.61745)x45.25339, display
.....\OML/cmm/m/it/10 Z

Что показывает, что над уравнением находится абзац из 1 строки, содержащий только отступ абзаца и завершающий parfillskip:

....\hbox(0.0+0.0)x15.0
....\penalty 10000
....\glue(\parfillskip) 0.0 plus 1.0fil
....\glue(\rightskip) 0.0

Таким образом, это полностью белый абзац, который выглядит как вертикальное пространство, но он не растягивается и не будет размещен в верхней части страницы, из-за чего уравнение на разрыве страницы будет располагаться слишком низко.

Никогда не оставляйте пустую строку в исходнике над отображаемым уравнением. Уберите это и вы получите

...\penalty 10000
...\glue(\abovedisplayskip) 10.0 plus 2.0 minus 5.0
...\glue(\baselineskip) 0.27292
...\hbox(9.78264+2.61745)x272.86868, shifted 227.61531
....\hbox(9.78264+2.61745)x45.25339, display
.....\OML/cmm/m/it/10 Z

без парскипа и ложных абзацев.

\documentclass{article}
\usepackage{geometry}
\geometry{left=2cm,right=2cm}
\showoutput
\usepackage{lipsum}
\begin{document}

\lipsum[1]
\begin{equation}
    \mathrm{d}{I} = -AI\mathop{}\!\mathrm{d}x
\end{equation}

\lipsum[2]
\begin{equation}
    \ln \frac{A_\mathrm{s}}{A_\mathrm{d}} = \int_L\!\!A\mathop{}\!\mathrm{d}x
\end{equation}

\lipsum[2]
\begin{equation}
    Z = \sqrt{\rho K}
\end{equation}

\lipsum[3]

\end{document}