LaTeX a jeho užití v matematice

Sazba matematických výrazů a vzorců se řídí jasně danými pravidly, která ovšem není snadné v běžných textových editorech dodržovat. LaTeX (čti latech) je balík maker sázecího programu TeX, umožňující vytvářet dokumenty ve výstupním formátu PDF se správnou sazbou matematiky. LaTeX funguje na principu značkovacího jazyka, pro jeho použití není zapotřebí znalosti programování. Vzhled dokumentu je předdefinovaný tak, aby splňoval všechna základní typografická pravidla. Pomocí uživatelských balíčků je možné vzhled měnit a rozšiřovat možnosti editace. Naučit se využívat možnosti tohoto programu znamená úsporu času při tvorbě písemných prací a materiálů pro žáky, které tím navíc získají profesionální vzhled odpovídající i akademickému prostředí. Navíc katedry mnohých vysokých škol po svých studentech požadují použití LaTeXu při psaní odborných prací, a tak budou Vaši žáci zvyklí na výstup LaTeXových dokumentů pro své další studium lépe připraveni.

Instalace

Vzhledem k tomu, že je LaTeX počítačovým programem (resp. nadstavbou programu), je nutné si jej na počítači napřed nainstalovat, případně zvolit některou z online verzí.

Výhodou online verzí je neomezený přístup k vašim dokumentům, závislý pouze na internetovém připojení. Online editory rovněž umožňují spolupráci více autorů na jednom dokumentu, ukládání historie verzí atd., bohužel pro využití těchto služeb je obvykle nutné zaplatit si vyšší uživatelskou kategorii. I pro základní bezplatné verze je obvykle nutné se zaregistrovat. Mezi online editory LaTeXu patří např. Overleaf, Papeeria, nebo LaTeX Base

Základní editaci umožňuje i rozšíření Chromu TeX, LaTeX Viewer and Editor.

Pokud ovšem myslíte používání LaTeXu vážně, doporučuji jeho instalaci spolu s kvalitním editorem. Mezi uživateli je nejrozšířenější MiKTeX zahrnující aktuální implementaci LaTeXu i souvisejících programů, dostupný pro všechny běžné desktopové operační systémy. Instalace zahrnuje i jednoduchý editor TeXworks, ve kterém požadované dokumenty vytváříte. Pro začátečníky (i pokročilé) je ovšem výhodnější nainstalovat ještě TeXMaker – tento editor obsahuje průvodce pro vytvoření dokumentu, tvorbu tabulek i přehledy značek, které díky tomu nemusíte umět zpaměti. Veškeré ukázky v dalších částech článku vznikly právě v prostředí TeXMaker.

latex
latex

Vytvoření dokumentu

Máte-li nainstalovaný LaTeX, resp. MiKTeX, a editor TeXMaker, případně registraci pro některý z online editorů, můžete začít vytvářet první dokumenty. Každý dokument má pevně danou strukturu sestávající z hlavičky dokumentu a těla dokumentu. Veškeré formátování pak probíhá prostřednictvím párových či nepárových značek uvozených zpětným lomítkem s parametry ve složených nebo hranatých závorkách.

Hlavička a tělo dokumentu

Hlavička obsahuje definici typu dokumentu a použité balíčky. Balíčky umožňují např. použití vyznačených hypertextových odkazů, vložení obrázků do dokumentu, kontrolu českého pravopisu atd. Pokud naleznete v některé publikaci nebo v internetovém článku návod, jak docílit daného typu sazby, a nebude Vám fungovat, na vině bude s největší pravděpodobností chybějící balíček, kvůli kterému LaTeX použité značky nezná.

TeXMaker obsahuje PrůvodcePomocník pro dokument, který Vám hlavičku vytvoří. V pomocníkovi si zvolíte typ dokumentu (pro méně obsáhlé práce je nejvhodnější typ article), základní velikost písma a použitého papíru, kódování a užití některých základních balíčků. Na obrázku je použit balík babel s parametrem czech, který upozorňuje na případné překlepy v textu, balík geometry pro nastavení okrajů stránky, balíky AMS obsahující především různé matematické fonty a balík graphicx, který je nutný pro vkládání obrázků.

latex
latex

Po vytvoření hlavičky je možné v těle dokumentu, uvozeném párovými značkami \begin{document} … \end{document}, vytvářet vlastní obsah dokumentu. K hlavičce je možné se kdykoliv vrátit a například přidat další balíček.

latex

Vytvoření PDF souboru

Ve chvíli, kdy má dokument hotovou hlavičku, je možné jej tzv. přeložit – vytvořit pdf soubor s námi definovaným obsahem a sazbou. Nutným krokem před zahájením prvního překladu je uložení a pojmenování dokumentu. Uložený soubor má příponu .tex. Při dalších překladech se již dokument ukládá automaticky. Pro přeložení musíme zvolit typ překladu – můžeme použít předvolbu Rychlý překlad, vedle které se nachází šipka pro spuštění překladu (překlad spustí i klávesa F1). Během překladu MikTeX nainstaluje všechny nově použité balíčky, proto první překlad, který po instalaci programu spustíte, může trvat i několik minut. Pokud překlad proběhne úspěšně, objeví se v okně Messages/Log stručná zpráva o vzniku výstupu. Je-li v dokumentu něco v nepořádku, vypíší se červeně všechny nalezené chyby včetně číselného označení řádku, kde by se měly nacházet. Přeložený soubor si můžeme prohlédnout – vedle ikony pro překlad se nachází příkaz Zobrazit PDF. Dokument doporučuji překládat a zobrazovat průběžně, kvůli kontrole funkčnosti a vzhledu použitého formátování.

latex

Párové a nepárové značky, symboly a formátování

Libovolný text zapsaný mezi značkami \begin{document} … \end{document} se zobrazí ve výsledném pdf souboru. Cheme-li tento text či jeho část formátovat, doplnit sazbou matematiky nebo speciálními symboly, musíme použít další značky – příkazy definované v LaTeXu. TeXMaker obsahuje našeptávač, který vám navrhne dokončení rozepsané značky a také ikony, které Vám často používané značky do dokumentu vloží samy a nemusíte tak znát jejich syntaxi. Důležité značky, např. pro vytvoření odrážkového či číslovaného seznamu, automatického obsahu, mezer v textu atd. naleznete i v záložce LaTeX.

latex
latex

Párové značky \begin{ } … \end{ } uvozují prostředí s danou vlastností, např. prostředí tabulky a obrázku, prostředí odrážkového či číslovaného seznamu, oblast s textem zarovnaným na střed, prostředí se sazbou matematiky, matici, pole rovnic atd. Vytvoření např. číslovaného seznamu by pak vypadalo následovně:

\begin{enumerate}
     \item první bod
     \item druhý bod
\end{enumerate}

V pdf výstupu by seznam vypadal takto:

    1. první bod
    2. druhý bod

Nepárové značky představují obvykle samostatné symboly (např. značka \alpha v matematickém prostředí vysází řecké písmeno α), nebo spolu se složenými závorkami vymezí oblast s daným formátováním ( např. textit{text kurzívou} vysází text ve složených závorkách kurzívou).

Využití v matematice 

Protože je LaTeX využíván nejčastěji kvůli sazbě matematických vzorců, má za tímto účelem celou řadu značek. Tyto značky ovšem fungují pouze v matematickém prostředí. Základní matematická prostředí jsou tři – dolary pro sazbu matematiky v odstavci (TeXMaker veškerý text v matematickém prostředí označuje zelenou barvou fontu), zdvojené dolary a prostředí displaymath pro samostatně umístěné vzorce. Samostatné prostředí je vhodné použít především pro lomené výrazy, limity, integrály, číselné řady apod. Rozdíl ve výsledné sazbě je vidět na následující dvojici obrázků. Značka \quad, kterou vidíte na obrázku, vytvoří v matematickém prostředí širší mezeru.

latex
latex

Část značek používaných v matematickém režimu naleznete v záložce Matematika. Nejčastěji užívané matematické symboly, operátory, šipky, oddělovací znaky a písmena řecké abecedy se nacházejí v levé části okna v bloku Structure.

latex
latex

Tipy na závěr

  • Ani akademici používající LaTeX na denní bázi neznají všechny značky, ale jen ty, které pravidelně potřebují. Chcete-li vysázet vzorec či použít formátování, které jste dosud nepoužili a nevíte, jak na to, zkuste internetový vyhledávač. Stačí stručně popsat daný problém, např. LaTeX obrázky vedle sebe, a uvidíte, kolik různých stručných a funkčních návodů se objeví.
  • Pokud si ještě nejste jisti, zda používáte značky správně, překládejte dokument v krátkých intervalech, vždy po několika přidaných značkách, abyste snáze odhalili umístění případné chyby. Přestože editory obvykle zobrazují číslo řádku, na kterém se podle nich vyskytla chyba, může jít jen o důsledek problému o mnoho řádek výše.
  • TeXMaker umožňuje vytvořit nový dokument zkopírováním stávajícího souboru. Takto si můžete vytvořit jednoduchou šablonu s již hotovou hlavičkou, např. pro tvorbu testů.

Závěr

Správná sazba matematiky by měla být pro vyučující přírodovědných a odborných technických předmětů samozřejmostí. Textové editory bohužel nemají tuto sazbu nejjednodušší (obvykle ovšem z TeXu vychází) a některé složitější vzorce v nich ani není možné správně vysázet. Začátky v LaTeXu možná nemusí být pro uživatele nejjednodušší, ale odměnou budiž připravené materiály, které můžete snadno modifikovat a využívat po mnoho let. TeXovský způsob zápisu vzorců je považován za mezinárodní standard a tak jej využijete i v dalších programech.

Autorka: Eva Nývltová