Есть ли лучший способ ввода больших уравнений, чем этот? IEEEtrans

Question

Я пишу журнал в шаблоне IEEEtrans. У меня многострочное уравнение, которое не помещается в один столбец. Поэтому сделал следующее:

\documentclass[final]{IEEEtran}
\IEEEoverridecommandlockouts

% \overrideIEEEmargins                      
\setlength{\textheight}{237mm}
\usepackage{multirow}
\usepackage{amssymb,amsmath,amsthm}
\usepackage{color}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{tikz}
\usepackage{epstopdf}
\usepackage{romannum}
\usepackage{algorithm}
\usepackage{subcaption}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{float}
\usepackage{multicol}
\usepackage[noend]{algpseudocode}
\usepackage{romannum}
\def\m{\tilde{m}}
\begin{document}
\begin{align}
    m & =  2^{\m} - 1 = 2^4 ( 2^{\m/2 - 2})^2 - 1 = 16 k^2 -1, \label{eq:92} \\
    n & = (2^{2\m - 1} + 2^{3\m/2 -2} - 2^{\m - 2} + 2^{\m/2} + 1) (2^{\m/2} - 1) \nonumber \\
    \begin{split}
        & = \Big( 2^7 (2^{\m/2 - 2})^4 + 2^4 (2^{\m/2 - 2} )^3 - 2^2 (2^{\m/2 - 2})^2 \\
        & \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad + 2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} + 1 \Big)\\
        & \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \qquad \times (2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} - 1)\\
        & = (2^7 k^4 + 2^4 k^3 - 2^2 k^2 + 2^2 k + 1) (2^2 k - 1) \\
        & = 2^9 k^5 - 2^6 k^4 - 2^5 k^3 + 20 k^2 - 1.
    \end{split} 
\end{align}
\end{document}

Но как вы можете видеть на изображении, мой результат выглядит не очень хорошо. В дополнение к этому номер уравнения (2) последнего уравнения появляется намного ниже последнего уравнения. Может ли кто-нибудь помочь мне найти правильный способ ввода моих уравнений?

Answer 1

Возможно

\documentclass[final]{IEEEtran}
\IEEEoverridecommandlockouts

% \overrideIEEEmargins                      
\setlength{\textheight}{237mm}

\usepackage{amssymb,mathtools,amsthm}

\def\m{\tilde{m}}
\begin{document}
\begin{align}
    m & =  2^{\m} - 1 = 2^4 ( 2^{\m/2 - 2})^2 - 1 = 16 k^2 -1, \label{eq:92} \\
    n & = (2^{2\m - 1} + 2^{3\m/2 -2} - 2^{\m - 2} + 2^{\m/2} + 1) (2^{\m/2} - 1) \nonumber \\
      &=
        \begin{multlined}[t]
          \Bigl( 2^7 (2^{\m/2 - 2})^4 + 2^4 (2^{\m/2 - 2} )^3 - 2^2 (2^{\m/2 - 2})^2 \\
          + 2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} + 1 \Bigr) (2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} - 1)
          \end{multlined}\nonumber\\
        & = (2^7 k^4 + 2^4 k^3 - 2^2 k^2 + 2^2 k + 1) (2^2 k - 1) \nonumber\\
        & = 2^9 k^5 - 2^6 k^4 - 2^5 k^3 + 20 k^2 - 1.
\end{align}
\end{document}

Я не думаю, что выравнивание explicit \timesс the +во внутреннем термине помогает, и невыполнение этого также экономит строку. Также обратите внимание, \Big[lr]что не\Big

Answer 2

Я не думаю, что это «маленькое».

Далее я добавил lipsumтолько для того, чтобы показать формулу, окруженную текстом.

Идея в том, что первый столбец в alignedвыровнен по правому краю, поэтому мы можем избежать добавления пространства вручную. aligned«выровнен по верхнему краю», поэтому его первая строка находится на одном уровне со знаком равенства.

Обратите внимание также \bigl(на и \bigr). Вам может понадобиться \Bigразмер (мне бы не хотелось), но они должны быть \Bigl(и \Bigr).

\documentclass[final]{IEEEtran}
\IEEEoverridecommandlockouts

% \overrideIEEEmargins                      
%\setlength{\textheight}{237mm}% don't change the class defaults

\usepackage{multirow}
\usepackage{amssymb,amsmath,amsthm}
\usepackage{color}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{tikz}
%\usepackage{epstopdf}% not needed
\usepackage{romannum}
\usepackage{algorithm}
\usepackage{subcaption}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{float}
\usepackage{multicol}
\usepackage[noend]{algpseudocode}
%\usepackage{romannum}% twice?

\usepackage{lipsum}% to see in context

\newcommand{\m}{\tilde{m}}% not \def

\begin{document}

\lipsum*[1][1-3]
\begin{align}
  m & =  2^{\m} - 1 = 2^4 ( 2^{\m/2 - 2})^2 - 1 = 16 k^2 -1, \label{eq:92} \\
  n & = (2^{2\m - 1} + 2^{3\m/2 -2} - 2^{\m - 2} + 2^{\m/2} + 1) (2^{\m/2} - 1) \nonumber \\
    & =  \begin{aligned}[t]
         \bigl( 2^7 (2^{\m/2 - 2})^4 + 2^4 (2^{\m/2 - 2} )^3 - 2^2 (2^{\m/2 - 2})^2 \\
         {}+ 2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} + 1 \bigr)\\
         {} \times (2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} - 1)
         \end{aligned} \nonumber \\
    & = (2^7 k^4 + 2^4 k^3 - 2^2 k^2 + 2^2 k + 1) (2^2 k - 1) \nonumber \\
    & = 2^9 k^5 - 2^6 k^4 - 2^5 k^3 + 20 k^2 - 1.
\end{align}
\lipsum

\end{document}

То же самое, если я добавлю

\usepackage{newtxtext,newtxmath}

(вам нужно удалить amssymb, newtxпакеты в любом случае покрывают набор символов). Я рекомендую это, чтобы ваши математические формулы имели то же семейство шрифтов, что и текст.

\documentclass[final]{IEEEtran}
\IEEEoverridecommandlockouts

% \overrideIEEEmargins                      
%\setlength{\textheight}{237mm}% don't change the class defaults


\usepackage{multirow}
\usepackage{amsmath,amsthm}
\usepackage{newtxtext,newtxmath}
\usepackage{color}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{tikz}
%\usepackage{epstopdf}% not needed
\usepackage{romannum}
\usepackage{algorithm}
\usepackage{subcaption}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{float}
\usepackage{multicol}
\usepackage[noend]{algpseudocode}
%\usepackage{romannum}% twice?

\usepackage{lipsum}% to see in context

\newcommand{\m}{\tilde{m}}% not \def

\begin{document}

\lipsum*[1][1-3]
\begin{align}
  m & =  2^{\m} - 1 = 2^4 ( 2^{\m/2 - 2})^2 - 1 = 16 k^2 -1, \label{eq:92} \\
  n & = (2^{2\m - 1} + 2^{3\m/2 -2} - 2^{\m - 2} + 2^{\m/2} + 1) (2^{\m/2} - 1) \nonumber \\
    & =  \begin{aligned}[t]
         \bigl( 2^7 (2^{\m/2 - 2})^4 + 2^4 (2^{\m/2 - 2} )^3 - 2^2 (2^{\m/2 - 2})^2 \\
         {}+ 2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} + 1 \bigr)\\
         {} \times (2^2 \cdot 2^{\m/2 - 2} - 1)
         \end{aligned} \nonumber \\
    & = (2^7 k^4 + 2^4 k^3 - 2^2 k^2 + 2^2 k + 1) (2^2 k - 1) \nonumber \\
    & = 2^9 k^5 - 2^6 k^4 - 2^5 k^3 + 20 k^2 - 1.
\end{align}
\lipsum

\end{document}