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Liii STEM数学模式完全指南:符号、结构、快捷键一网打尽

已有 752 次阅读 2026-5-18 14:40 |个人分类:Liii STEM|系统分类:科研笔记

Liii STEM 数学模式完全指南:符号、结构、快捷键一网打尽

Liii STEM 设置了独立的数学模式,支持数学公式编辑编号引用,还集成乐高符号Tab 循环魔法粘贴等快捷方式,经过大概一周的练习,您可以实现几乎媲美手写的编辑速度。

如果您是资深的 $\LaTeX$ 用户,那么您的公式编写经验大部分都可以在 Liii STEM 中复用,请参阅 LaTeX 用户指南 的第 6 节后再回头快速浏览完这篇文章。

1 怎样进入数学模式? 1.1 文本模式与数学模式的区别

在 Liii STEM 中,基础的文档编辑分为文本模式数学模式两种核心状态:

  • 文本模式:默认编辑状态,用于撰写正文、标题、段落、表格、图片等常规内容。

  • 数学模式:专门用于编辑数学公式,进入后输入的字符会按数学排版规则自动处理(如字母斜体、符号间距调整等)。

请牢记(看似是废话的)一句话:所有数学相关的内容都需要在数学模式下书写!

顶部工具栏从上到下依次为 菜单栏模式工具栏焦点工具栏

通过模式工具栏便可以判断您当前处于何种模式。

我们在数学模式下提供四种基础环境,行内公式单行公式多行公式(align),和 多行公式(eqnarray) 环境,所有这些环境都可以通过点击文本模式下模式工具栏上的 π 键,然后选择对应环境进入。后文不再赘述此方式。

1.2 行内公式

将光标置于需要插入公式的位置,按 $ 即可进入数学模式 下的 行内公式环境,此环境用于公式与正文混排。

示例(行内公式):输入 $ 后键入 E=mc^2,即可得到 $E=mc^2$。输入完成后按方向键退出。

提示:快捷键只在英文输入法下生效。如果忘记了快捷键,可以查看 插入 → 数学 菜单中的提示。

1.3 单行公式

按 Alt+$(macOS 为Option+$)即可插入单行独立数学公式,默认居中显示,与正文分开。

示例(单行公式):按 Alt+$ 插入单行独立数学公式:

$$e^{i\pi} + 1 = 0$$

如需编号,可在焦点工具栏点击 123 键,或按 Ctrl+#。

1.4 多行公式环境

按 Ctrl+$ 即可进入多行公式环境 (align) (试试看直接敲 \align 然后回车)。换行按Enter,对齐是全自动的,无需手动插入 &。

示例(多行公式)

$$\begin{aligned} f(x) &= (x+1)^2 \ &= x^2 + 2x + 1 \end{aligned}$$

提示:如需为公式添加或取消编号,可使用焦点工具栏的 123 键或按 Ctrl+#。

我们还提供 \eqnarray 类型的多行公式环境,可以通过 Ctrl + & 进入。也可以通过敲\eqnarray 后回车进入。

2 怎样高效输入数学符号?Liii STEM 输入法!

在 Liii STEM 中,输入数学符号至少有三种途径:点击模式工具栏上的图标菜单、使用键盘快捷键(事实上这更接近于一套全新的学习成本极低的输入法),或直接键入 $\LaTeX$ 命令。例如,要输入符号 $\leqslant$,既可以在模式工具栏的符号菜单中查找,也可以直接使用乐高符号 < =,熟悉 $\LaTeX$ 的用户还可以键入\leqslant 后回车。下文不再赘述 $\LaTeX$ 命令和鼠标点击的输入方式。

当鼠标悬停在工具栏图标上时,对应的快捷键也会以提示气泡的形式显示。

下文重点介绍 Liii STEM 的“输入法”——乐高符号、Tab 循环与 Alt+Shift+↓ 循环。经过短短一周的练习,您的输入效率便可媲美手写。

2.1 乐高符号与 Tab 循环

Liii STEM 提供了两种核心的快捷输入机制:

  • 乐高符号:通过字符拼接生成新符号,规则采用图形化设计思路。例如 < 和 > 表示方向,@ 表示圆圈,输入 < = 可立刻得到 $\leqslant$。

  • Tab 循环:在形似符号或音似符号间循环切换。例如输入 f 后按 Tab 可依次得到 $f$, $\phi$, $\varphi$ 后循环回 $f$,按 Shift + Tab 可逆向切换。下文表格中统一只标注一次 Tab,实际需要按几次取决于目标符号在循环中的位置。

这两种机制还可以组合使用:先通过乐高符号拼接出基础符号,再按 Tab 在其变体间循环。例如输入 RR 得到 $\mathbb{R}$,继续按Tab 即可在 $\mathcal{R}$、$\mathscr{R}$、$\mathfrak{R}$、$\mathbf{R}$ 等变体间切换。

下面给出一些示例。完整的符号列表请见 Liii STEM 的键盘快捷键

符号效果输入方式符号效果输入方式
$\rightarrow$ / $\longrightarrow$拼接:- > / - - >$\alpha$ / $\forall$a Tab/ A Tab
$\leqslant$ / $\nleqslant$拼接:< = / < =/$\leq$, $\Leftarrow$< = Tab
$\infty$拼接:@ @$\Delta$, $\nabla$D Tab
$\oplus$ / $\otimes$拼接:@ + / @ *$\in$, $\subset$ , $\langle$< Tab
$\mathbb{R}$拼接:R R$\mathcal{R}$, $\mathscr{R}$, $\mathfrak{R}$R R Tab
2.2 Alt+Shift+↓ 循环

与 Tab 循环在单个字符变体间切换不同,Alt+Shift+↓ 循环用于在相似的环境或结构之间快速切换。将光标置于环境中,按Alt+Shift+↓ 即可遍历相关变体。

在数学公式编辑中,以下场景的切换最为常用:

场景可循环的变体
公式类型行内公式 $ ↔ 单行公式 Alt+$
括号风格$(x)$ ↔ $[x]$ ↔ ${x}$ ↔ $\langle x \rangle$
矩阵/表格普通矩阵 ↔ 行列式 ↔ Bmatrix ↔ 分段函数
上下标上标 ^ ↔ 下标 _(当仅有上标或仅有下标时)

更多关于章节层级、语义块等非数学场景的切换,请参阅 高效编辑指南

2.3 选读:等价类

本节利用类似群论的语言解释 Tab 循环和 Alt+Shift+↓ 循环的设计原理。若您对代数学感兴趣,读完会发现这两种循环本质上就是循环群。因此我们实际上是利用数学设计了一种方便输入符号的方式!

定义(Tab 等价类)

我们称符号 $a$ 和 $b$ 为 $c$ 的同类元素,如果他们可以通过 $c$ 的 Tab 循环得到(其中 $c$ 不需要敲 Tab 得到)。$c$ 的所有同类元素构成的集合称为 $c$ 的 Tab 等价类,标记为 $[c]$。

现在你再也不用区分 ${\hbar}$ 和 $h$ 了,他们都是 $h$ 的同类元素,事实上 $[h] = { h, \eta, \hbar }$。我们再给一些例子。

示例:Tab 等价类

键盘上所有的英文字母都对应希腊字母,根据上述定义,我们列举部分:

  • $[a] = { a, \alpha }$, $[b] = { b, \beta, \flat }$, $[p] = { p, \pi, \pi, \varpi }$, $[j] = { j, \theta, \jmath, \vartheta }$

  • $[f] = { f, \varphi, \phi }$, $[F] = { F, \Phi }$

  • $[d] = { d, \delta, \mathrm{d}, \partial }$, $[D] = { D, \Delta, \mathrm{D}, \daleth, \nabla }$

  • $[s] = { s, \sigma, \varsigma }$, $[S] = \left{ S, \Sigma, \sum \right}$

根据上述定义,我们列举部分逻辑与关系符号:

  • $[A] = { A, \forall, \aleph }$,这里 $\aleph$ 之所以在 $A$ 的等价类里是因为这个符号名字叫阿列夫。

  • $[E] = { E, \exists, \exists }$

  • $\left[ \texttt{<=} \right] = { \leqslant, \leq, \leqq, \Leftarrow, \Lleftarrow }$, $\left[ \texttt{>=} \right] = { \geqslant, \geq, \geqq }$

有些循环符号比较多,不重要的用 $\ldots$ 代替:

  • $\left[ \texttt{I} \right] = \left{ I, \int, \mathrm{I}, \Im \right}$

  • $\left[ \texttt{II} \right] = \left{ \mathbb{I}, \iint, \mathcal{I}, \ldots \right}$

  • $\left[ \texttt{III} \right] = \left{ \mathrm{III}, \iiint \right}$

  • $\left[ \texttt{*} \right] = { \times,, \ast, \cdot, \wedge, \star }$,其中第二个元素是个不可见乘号,符号计算的时候常用。

活用 ~:

  • $\left[ \sim\sim \right] = { \approx, \Bumpeq }$, $\left[ \sim = \right] = { \cong }$

  • $\left[ \texttt{@*} \right] = \left{ \otimes, \bigotimes \right}$

  • $[\texttt{alt+t}] = \left{ \begin{array}{cc} 1 & 2\ 3 & 4 \end{array}, \left(\begin{array}{cc} 1 & 2\ 3 & 4 \end{array}\right), \left|\begin{array}{cc} 1 & 2\ 3 & 4 \end{array}\right|, \left{\begin{array}{ll} x \leq 0 \ x < 0 \end{array}\right., \begin{array}{c} y \in \mathcal{Y}\ x \in \mathcal{X} \end{array}, \left[\begin{array}{cc} 1 & 2\ 3 & 4 \end{array}\right] \right}$

全部都是粗体等价类:

  • $\left[ \texttt{RR} \right] = { \mathbb{R}, \mathcal{R}, \mathscr{R}, \mathfrak{R}, \boldsymbol{R}, \mathrm{R}, \mathbf{R} }$

  • $\left[ \texttt{AA} \right] = { \mathbb{A}, \mathcal{A}, \mathscr{A}, \mathfrak{A}, \boldsymbol{A}, \mathrm{A}, \mathbf{A} }$

  • $\vdots$

定义(Alt+Shift+↓ 等价类)

同理,我们称环境 $A$ 和环境 $B$ 互为同类环境,如果它们可以通过 Alt+Shift+↓ 循环相互切换。一个环境的所有同类环境构成的集合称为它的 Alt+Shift+↓ 等价类

以下是数学场景中常见的等价类:

  • $[\text{行内公式}] = { \text{行内公式},\ \text{单行公式} }$

  • $[\text{圆括号}] = { (x),\ [x],\ {x},\ \langle x \rangle }$

  • $[\text{矩阵}] = { \text{矩阵},\ \text{行列式},\ \text{Bmatrix},\ \text{分段函数} }$

  • $[\text{定理}] = { \text{命题},\ \text{推论},\ \text{引理} }$

3 怎样输入常用数学结构?

在Liii STEM 中您可以把结构理解成一种特殊的环境。

结构化包裹:在 Liii STEM 中,如果您先选中一段内容,再插入任何数学结构(括号、分数、根号、上下标等),选中的内容会被自动包裹进新环境,而不会被删除。

例如:选中 a 后按 ( 得到 $(a)$;选中 a+b 后按 Alt+f 得到 $\frac{a+b}{\phantom{1}}$;在 $ax$ 里选中 x 后按 ^ 得到 $a^{x}$(光标位于上标位置)。这个逻辑适用于本节介绍的所有结构。

3.1 上标,下标,顶标和底标

在数学模式下,使用 ^ 键创建上标,_ 键创建下标。例如,键入 a _ n 得到 $a_n$,键入x ^ 2 得到 $x^2$。

与 $\LaTeX$ 的区别:在 $\LaTeX$ 中,上下标是纯文本标记(a^1_2),输入顺序由编译器统一解析。而在 Liii STEM 中,上标和下标各自是一个独立的环境(所见即所得的结构化编辑)。因此,输入完上标后需要按 → 退出当前环境,才能继续输入下标或返回基线。这赋予了您对公式结构的精确控制——上下标的输入顺序直接决定了语义层次。更多关于公式语义的内容请参阅 8.1 为什么需要语义编辑

同时带有上下标:先输入上标或下标均可,顺序不影响渲染,但对语义有影响。例如 a _ n →^ 2 得到 $a_n^2$(表示 $(a_n)^2$),而 a ^ 2 →_ n 则意味着 $(a^2)_n$。

多重嵌套:键入 a ^ b ^ c 得到 $a^{b^c}$。输入完成后按 → 键退出上标环境,再输入 + b _ n 即可继续编辑 $a^{b^c} + b_n$。

撇号(')与双撇号("):输入导数或共轭等符号时,可以直接敲 ' 或 ",无需进入上标环境。例如a ' + b 直接得到 $a' + b$,而输入 $a^2 + b$ 则需要 a^ 2 → (先退出上标环境) + b。

继续按 Tab 可在撇号的多种变体间循环:

单撇号变体示例输入双撇号变体示例输入
撇号$a'$a '双撇号$a''$a "
反撇号$a^{\backprime}$a ' Tab双反撇号$a^{\backprime\backprime}$a " Tab
星号$a^*$a ' Tab双星号$a^{\mathord{}\mathord{}}$a " Tab
五角星号$a^\star$a ' Tab双五角星号$a^{\star\star}$a " Tab
dagger$a^\dagger$a ' Tab双 dagger$a^{\dag\dag}$a " Tab
双 dagger$a^‡$a ' Tab双双 dagger$a^{\ddag\ddag}$a " Tab

切换上下标:如果一个公式中只有上标(如 $x^2$)或只有下标(如 $a_n$),将光标置于该环境中按Alt+Shift+↓ 可直接在上标和下标之间切换,无需删除重建。这背后的原理是:上标和下标互为同类环境,属于同一个Alt+Shift+↓ 等价类,详情请参阅 2.2 Tab 循环与 Alt+Shift+↓ 循环

正上方与正下方:普通上下标(^ /_)默认放在右上方和右下方。如果需要在任意元素的正上方正下方添加标注,可使用:

  • 顶标(正上方):Alt+a(或 Option+a),例如 $\overset{n \to \infty}{\longrightarrow}$

  • 底标(正下方):Alt+b(或 Option+b),例如 $\underset{x \in A}{\max} f(x)$

更多关于左上标、左下标、顶标、底标的详细教程请参阅 如何在 Liii STEM 中输入上下标、左上标、左下标、顶标、底标

大算子的上下标:对于积分、求和等显示公式中的大算子,上下标会自动放在算子的正上方和正下方:

$$\sum_{k=1}^{\infty} \frac{1}{k^2} \quad \int_0^{\infty} \frac{dx}{1+x^2}$$

关于大算子在行内公式与显示公式中的渲染差异,以及如何强行将上下标放在正上方/正下方,请参阅 6.1 大算子

3.2 分数

按 Alt+f(或 Option+f)插入分数。Liii STEM 会自动创建分子和分母两个输入位置,您可以直接键入内容。

分数的变体:将光标置于分数环境中,按 Alt+Shift+↓ 可循环切换不同类型的分数:

分数类型效果切换方式
普通分数$\frac{a}{b+c}$Alt+f(默认)
行内分数$a/(b+c)$Alt+Shift+↓
斜杠分数$1/2$继续按 Alt+Shift+↓
连分数$1+\cfrac{1}{1+\cfrac{1}{1+\cdots}}$继续按 Alt+Shift+↓

提示:您也可以直接输入 / 作为一维分数,或通过 / Tab 得到 $:$ 和 $\div$。

3.3 根号

按 Alt+s(或 Option+s)插入平方根。例如 Alt+sx 得到 $\sqrt{x}$。

n 次方根:输入 Alt+s Tab 切换到 n 次根,然后键入被开方数,再按Alt+← 回到次数位置填入 $n$:

$$\sqrt[3]{x}$$

提示:如果忘记先填次数,也可以在 $\sqrt{x}$ 中按 Alt+→ 添加次数位置,按 Backspace 则可删除次数。

3.4 矩阵, 行列式,分段函数

按 Alt+t(或 Option+t)插入一个 $1 \times 1$ 的表格结构。在数学模式下,这是一个居中的无框表格。按Tab 可循环切换为矩阵、行列式、Bmatrix、分段函数等变体。

编辑矩阵

操作快捷键
增加列Alt+→
增加行Alt+↓
删除行列Alt+Backspace / Delete
切换变体Alt+Shift+↓

示例

$$\begin{pmatrix} a & b \ c & d \end{pmatrix}, \quad \begin{vmatrix} x & y \ z & w \end{vmatrix},\quad f(x) = \begin{cases} 1, & x > 0 \ 0, & x \le 0 \end{cases}$$

3.5 取消环境(Ctrl+Backspace)

在 Liii STEM 中,Ctrl+Backspace 是取消当前环境的快捷键——它会将您所在的结构拆散,保留其中的内容,但移除外层的结构标记。

这个功能不仅适用于数学公式中的分数、根号、括号、上下标等,同样适用于文本模式中的节标题语义块(定理、引理、证明等)、列表项折叠框等各种环境。只要您处于某个环境内部,Ctrl+Backspace 就可以将其"打平"为普通文本。

试一试:在 $\LaTeX$ 中取消一个结构通常需要手动删除 \begin{}...\end{} 或 {}。而在 Liii STEM 中,只需按 Ctrl+Backspace 即可一键取消,然后重新用其他结构包裹。这种"随时取消、随时重建"的灵活性正是结构化编辑的优势所在。

原始结构效果按 Ctrl+Backspace 后
分数 $\frac{a}{b}$$\frac{a}{b}$$a$
根号 $\sqrt{x}$$\sqrt{x}$$x$
括号 $(a+b)$$(a+b)$$a+b$
上标 $x^2$$x^2$$x2$
下标 $a_n$$a_n$$an$
矩阵/行列式$\begin{pmatrix} a & b \ c & d \end{pmatrix}$$a$

提示:如果只是想让光标退出当前环境而不取消结构,请按 → 方向键。Ctrl+Backspace 则是彻底拆除当前环境。如果您需要保留内容但换一种结构(如将圆括号改为方括号),也可以用Alt+Shift+↓ 在同类环境间循环切换,请参阅 2.2 Tab 循环与 Alt+Shift+↓ 循环

4 怎样输入特殊符号?

这里只介绍常用的符号,完整列表请参阅 Liii STEM 的键盘快捷键

4.1 希腊字母

在数学模式下,输入英文字母后按 Tab 即可得到对应的希腊字母。例如 a Tab 得到 $\alpha$,ATab 得到 $\forall$(在逻辑上下文)或 $\Alpha$。

提示:希腊字母的 Tab 等价类通常包含该字母的多种变体。按多次 Tab 可循环切换。

符号输入符号输入
$\alpha$a Tab$\beta$b Tab
$\gamma$ / $\Gamma$g Tab / G Tab$\delta$ / $\Delta$d Tab / D Tab
$\epsilon$ / $\varepsilon$e Tab$\zeta$z Tab
$\eta$h Tab$\theta$ / $\Theta$j Tab / J Tab
$\iota$i Tab$\kappa$k Tab
$\lambda$ / $\Lambda$l Tab / L Tab$\mu$m Tab
$\nu$n Tab$\xi$ / $\Xi$x Tab / X Tab
$\pi$ / $\Pi$p Tab / P Tab$\rho$r Tab
$\sigma$ / $\Sigma$s Tab / S Tab$\tau$t Tab
$\upsilon$ / $\Upsilon$u Tab / U Tab$\phi$, $\varphi$ / $\Phi$f Tab / F Tab
$\chi$q Tab$\psi$ / $\Psi$y Tab / Y Tab
$\omega$ / $\Omega$w Tab / W Tab
4.2 数学字体(黑板粗体、花体、哥特体)

Liii STEM 支持多种数学字体。最通用的方式是敲两下字母后按 Tab 循环

字母大小写效果示例输入方式
大写字母$\mathbb{R}$ / $\mathcal{R}$ / $\mathfrak{R}$ / $\mathbf{R}$ / $\mathrm{R}$R R Tab 循环
小写字母$\mathbb{r}$ / $\mathcal{r}$ / $\mathfrak{r}$ / $\mathbf{r}$ / $\mathrm{r}$r r Tab 循环

提示:黑板粗体、花体、哥特体、粗体、直立等字体全部可以通过 AA Tab 或 aaTab 循环切换得到,无需记忆不同的功能键前缀。

4.3 常用数学常数
常数效果输入
圆周率 $\pi$$\pi$p Tab
自然常数 $e$$\mathrm{e}$e Tab
虚数单位 $i$$\mathrm{i}$i Tab
微分符号 $\mathrm{d}$$\mathrm{d}$d Tab
偏导符号 $\partial$$\partial$d Tab
约化普朗克常量 $\hbar$$\hbar$h Tab
手写体 $\ell$$\ell$l Tab
无穷大 $\infty$$\infty$@ @
空集 $\varnothing$$\varnothing$@ /

与 $\LaTeX$ 的区别:在 $\LaTeX$ 中,单字母算子通常用\mathrm{d}、\mathrm{e}、\mathrm{i} 表示,其中 \mathrm 的作用是将字母排成正体算子样式。在 Liii STEM 中,不需要 \mathrm 命令——直接敲sin、cos、lim 等多字母组合,系统会自动识别为算子(详见 8.2 同形异义符与不可见运算符)。

但单字母的情况比较特殊:在数学模式下,单个字母(如 d)默认是斜体变量,而两个连续字母(如 dx)会被识别为算子。因此如果要输入微分符号 $\mathrm{d}x$,需要先按d Tab 将单字母 d 切换为直立算子形式,再输入 x。上表中的 eTab、i Tab、d Tab 正是为此设计的:将单字母从斜体变量切换为直立常数/算子。对于任何单字母算子,都可以先试一试 Tab 循环。

4.4 运算符与关系符

基本运算符:直接输入 +、-、*、/ 即可。* 默认表示 $\times$(叉乘),按 Tab 可切换为不可见乘法、$\cdot$、$\ast$、$\wedge$、$\star$。

不可见乘法:在 Liii STEM 中,相邻的字母会被自动识别为算子(如 ab 类似 $\LaTeX$ 的\mathrm{ab}),不会自动表示乘法。如果需要不可见乘法,应先输入 *,再按 Tab 切换为不可见形式,然后输入后续内容:例如 a * Tab b 得到 $ab$(表示 $a$ 乘以 $b$)。如果只是需要视觉间距而不关心语义,也可以直接敲空格。

为什么需要区分?在符号计算中,ab(算子名)和 a * Tab b(乘法)的语义完全不同——前者在 Python 中是一个变量名,后者是两个数相乘。详见 8.2 同形异义符与不可见运算符

关系符

符号输入符号输入
$\leq$ / $\leqslant$< = Tab$\geq$ / $\geqslant$> = Tab
$\neq$= \$\approx$~ ~
$\equiv$= Tab$\cong$~ =
$\sim$~$\simeq$~ -
$\propto$@ @ Tab$\ll$ / $\gg$< < / > >
$\pm$ / $\mp$+ - / - +$\cdot$* Tab
$\times$* Tab$\div$/ Tab
$\oplus$ / $\ominus$@ + / @ -$\otimes$ / $\odot$@ * / @ .
4.5 箭头与定界符

箭头

符号输入符号输入
$\rightarrow$- >$\longrightarrow$- - >
$\Rightarrow$= >$\Longrightarrow$= = >
$\leftarrow$< -$\leftrightarrow$< - >
$\mapsto$\| - >$\longmapsto$\| - - >
$\leadsto$~ >$\uparrow$ / $\downarrow$< - Tab
$\nrightarrow$- > /$\nRightarrow$= > /

提示:在可扩展箭头(如 $\rightarrow$)上方添加标签,直接按 ^ 输入上标即可。

定界符

符号输入符号输入
$\langle \rangle$< Tab$|$\| \|
$\lfloor \rfloor$\| .$\lceil \rceil$\| '
4.6 集合与逻辑符号

集合

符号输入符号输入
$\in$< Tab$\subset$ / $\subseteq$< Tab / < =Tab
$\cup$ / $\cap$% Tab / & Tab$\emptyset$@ /
$\mathbb{R}$R R$\mathbb{Z}$Z Z
$\mathbb{Q}$Q Q$\mathbb{N}$N N
$\mathbb{C}$C C

逻辑

符号输入符号输入
$\forall$A Tab$\exists$E Tab
$\neg$! Tab$\wedge$ / $\vee$& / %
$\vdash$\| Tab -$\models$\| Tab =
$\Rightarrow$= >$\Leftrightarrow$< = >
5 怎样排版多行公式?

在多行公式或单行公式环境中,按 Ctrl+#(或点击焦点工具栏的 123 键)可为当前行添加或移除编号。

5.1 多行公式(align)

按 Ctrl+$ 进入多行公式(align)环境。与 $\LaTeX$ 的 align 不同,您无需手动对齐——换行后系统会自动对齐等号或其他关系符。

示例

$$\begin{aligned} f(x) &= (x+1)^2+ 0 \qquad \qquad \qquad \qquad (1) \ &= x^2 + 2x + 1 \qquad \qquad \qquad \qquad (2) \ &= x(x+2) + 1 \qquad \qquad \qquad \qquad (3)\end{aligned}$$

输入步骤:

  1. 按 Ctrl+$ 进入多行公式环境

  2. 键入 f(x) = 后右方向键进入右边列 (x+1)^2

  3. 按 Enter 换行

  4. 键入 = 后右方向键进入右边列 x^2 + 2x + 1

  5. 继续按 Enter 添加新行

与 $\LaTeX$ 的区别:在 $\LaTeX$ 的 align 环境中,每行分为两列,运算符需要放在对齐点& 右侧(如 f(x) &= ...)。而在 Liii STEM 中,您只需按自然书写习惯将=、$\leq$、$\geq$ 等关系符打在左侧(即公式行内),系统会自动识别并对齐。

在 Liii STEM中敲多行公式永远不需要手动对齐和换行!

5.2 多行公式(eqnarray)

按 Ctrl+& 进入多行公式(eqnarray)环境。与 align 不同,eqnarray 每行分为三列

  • 左列:等号左侧的表达式

  • 中列:关系符(=、$\leq$、$\geq$ 等)

  • 右列:等号右侧的表达式

示例 (注意到等号两边间距更大)

$$\begin{array}{rcl} f(x) & = & (x+1)^2 \ & = & x^2 + 2x + 1 \ & = & x(x+2) + 1 \end{array}$$

输入步骤与 align 相同,直接键入内容后按 Enter 换行即可。eqnarray 适合需要严格区分左中右三列的排版场景。

为什么 $\LaTeX$ 用户被建议使用 align 而非 eqnarray:在 $\LaTeX$ 中,eqnarray 存在等号两侧间距不一致的问题(不同环境下空格大小可能不同),因此被社区广泛弃用。但在 Liii STEM 中,没有这个问题——您可以根据排版需要随意使用 eqnarray,无需顾虑间距一致性。

5.3 单行公式内的多行公式 (aligned)

aligned 是一种子环境,只能在单行公式内部使用。当您需要在单行公式中排版多行对齐内容,且只想要一个编号时,在单行公式内部敲\aligned 后回车即可。

与 align 的核心区别

环境编号方式适用场景
align每行单独编号独立的多行公式,每行都是独立的等式
aligned整个环境一个编号单行公式内部的多行推导,整体视为一个公式

示例(以下演示的是 aligned 在单行公式内部的排版效果,实际编号请在 Liii STEM 中开启编号后查看):

$$\begin{aligned} f(x) &= (x+1)^2 \ &= x^2 + 2x + 1 \ &= x(x+2) + 1 \end{aligned} \tag{1}$$

输入步骤

  1. 先按 Alt+$ 进入单行公式环境(或直接敲 \equation 后回车)

  2. 在单行公式内部敲 \aligned 后回车,进入 aligned 子环境

  3. 键入多行内容,按 Enter 换行

  4. 为单行公式开启编号(Ctrl+#),系统会为整个公式分配一个编号

重要:aligned 不能独立使用,必须嵌套在单行公式内部。

提示:aligned 本质上是 align 的"子环境"版本——对齐规则完全相同(无需手动对齐),但编号规则不同。如果您发现每行都出现了编号,说明您进入的是 align 环境而非 aligned。

6 怎样排版复杂公式?6.1 大算子

大算子(积分、求和、乘积等)在单行/多行公式中会自动放大,并将上下标放在算子的正上方和正下方;而在行内公式中,上下标会显示在右上方和右下方(紧凑型)。例如 $\sum_{k=1}^{\infty} \frac{1}{k^2}$ v.s.

$$\sum_{k=1}^{\infty} \frac{1}{k^2}. $$

算子输入算子输入
积分 $\int$I Tab求和 $\sum$S Tab
二重积分 $\iint$I I Tab乘积 $\prod$P Tab
三重积分 $\iiint$I I I Tab并集 $\bigcup$U Tab
曲线积分 $\oint$@ I交集 $\bigcap$N Tab
曲面积分 $\oiint$@ I I

强行将上下标放在正上方/正下方:即使在行内公式中,也可以通过 Alt+a(顶标,正上方)或Alt+b(底标,正下方)实现。更多关于上下标、左上标、顶标、底标的详细教程请参阅 如何在 Liii STEM 中输入上下标、左上标、左下标、顶标、底标

提示:如果需要让行内公式中的大算子展开显示,可将公式转换为单行公式环境(按 Alt+Shift+↓ 循环切换)。

6.2 宽重音与可扩展箭头

重音与宽重音:按 Alt+修饰键(或 Option+修饰键)为前导字符添加重音。宽重音会自动拉伸以适应下方内容。

重音输入宽重音输入
上标箭头 $\vec{x}$Alt+ Shift + v宽帽子 $\widehat{x+y}$Alt+^
帽子 $\hat{x}$Alt+^宽波浪线 $\widetilde{x+y}$Alt+~
波浪线 $\tilde{x}$Alt+~宽横线 $\overline{x+y}$Alt+b
横线 $\bar{x}$Alt+ Shift + b上括号 $\overbrace{x+y}$\overbrace
点 $\dot{x}$Alt/Cmd +.下括号 $\underbrace{x+y}$\underbrace
双点 $\ddot{x}$Alt+"

这里再次强调下,我们支持 $\LaTeX$ 命令,所以您也可以用类似 \hat 的方式输入。

模式工具栏可以找到对应的符号,光标悬浮在上面会显示快捷键提示。

可扩展箭头:在箭头后按 ^ 添加上标,按 _ 添加下标,箭头会自动拉伸。

$$\xrightarrow{f \otimes g} \quad \xleftarrow{\text{逆映射}} \quad \xRightarrow{\text{蕴含}}$$

6.3 括号与定界符

Liii STEM 会自动匹配括号。输入 ( 后,会自动补全 )。您可以直接在括号内输入内容,系统会根据内容自动调整括号大小。

大定界符

定界符输入
绝对值 $\lvert x \rvert$\| x
范数 $\lVert x \rVert$\| \| x
向下取整 $\lfloor x \rfloor$\| . x
向上取整 $\lceil x \rceil$\| ' x

提示:如果自动匹配的括号不需要闭合,将光标放在闭括号后按 Backspace 即可删除。系统会用不可见括号替代,确保语义正确。

提示:还记得 2.2 Tab 循环与 Alt+Shift+↓ 循环 的内容吗?将光标置于括号内,按 Alt+Shift+↓ 可在圆括号()、方括号 []、花括号 {}、尖括号 <> 等之间循环切换。

7 公式编号与引用7.1 自动编号与手动控制

按 Ctrl+#(或点击焦点工具栏的 123 键)可为公式添加编号。再次按下可取消编号。

以章节号为前缀:在焦点工具栏勾选此选项后,编号会自动带上章节前缀(如 (2.3)等),方便长文档的定位。

行内公式不支持编号。

7.2 创建标签(\label)

要为公式创建可引用的标签:

  1. 将光标放在需要引用的公式中

  2. 按 Ctrl+!(或输入 \label)

  3. 输入标签名称后回车

已标注的公式右侧会出现由菱形与竖线构成的蓝色标识。

注意:不只是公式,定理、引理、图表、表格、章节等任何可编号的内容都可以创建标签并被引用。本文仅介绍公式相关的引用操作,完整的引用系统请参阅 双向链接和引用

良好的命名习惯能让您在引用时快速定位目标。建议采用类型前缀 + 描述的格式:

类型前缀示例说明
公式eq:eq:euler-identity欧拉恒等式
7.3 插入引用(\reference)

在正文中引用已标记的公式:

  1. 按 Ctrl+?(\reference或输入 \eqref)

  2. 输入标签名称后回车

提示:输入标签名称时按 Tab 可快速列出文档中所有已定义的标签,支持自动补全。

实时预览:将鼠标悬停在引用编号上,可实时预览被引用的公式内容,点击即可跳转到对应位置。使用 Ctrl/Cmd + [ 或] 可来回跳转公式和引用公式的地方。

7.4 选读:智能引用(smart-ref)

Liii STEM 内置 smart-ref 功能,能够自动识别您引用内容的类型并生成对应的引用格式,无需手动键入类型名称和不间断空格。

启用方法

  1. 在文本模式下,点击焦点工具栏中的 ⊕ 按钮

  2. 在 实用 分类中,勾选 smart-ref

  3. 启用后 Ctrl+? 会自动使用 smart-ref

使用示例

引用目标普通 ref 输出smart-ref 输出
公式 (3)3公式 (3)
定理 2.12.1定理 2.1
图 44图 4
8 选读:数学公式的语义

Liii STEM 内置语义编辑功能,如果您想要在 Liii STEM 内进行符号计算,那么这个章节对您来说会很重要!

8.1 为什么需要语义编辑

在 $\LaTeX$ 中,公式本质上是"纯文本"——编译器只负责排版,不关心符号背后的数学含义。这导致了许多视觉相同但语义矛盾的情况,轻则让计算机代数系统困惑,重则产生错误的数学推导。Liii STEM 的语义编辑正是为了解决这些问题。

同形异义符(Homoglyphs)的陷阱

以下符号在 $\LaTeX$ 中可能看起来完全一样,但数学含义截然不同:

符号含义一含义二
\|绝对值 $|{-x}| = |x|$整除 $11 \mid 1001$
,函数参数分隔 $f(x, y)$小数逗号 $3{,}14159$
.小数点 $3.14$lambda演算连接符 $\lambda x.,x^2$
:比例分隔 $a : b : c$类型标注 $x : \text{Int}$
\反斜杠符号 \x集合差 $\mathbb{N} \setminus {0}$
&逻辑与 $1 = 1 \wedge 2 = 2$楔积 $dx \wedge dy$

不可见运算符的歧义

更隐蔽的是那些"看不见"的运算符——它们在纸面上显示为空白或极小的间距,但对计算机来说含义完全不同:

  • 乘法 vs 函数应用:$ab$(乘法)和 $\sin x$(函数应用)在 $\LaTeX$ 中都必须手动排版,但 Liii STEM 要求您显式选择:* Tab 输入不可见乘法,Space 输入函数应用。

  • 不可见分隔符:矩阵 $(a_{ij})$ 中的逗号其实是不可见分隔符,与函数参数中的可见逗号语义不同。

  • 常数 vs 变量:$\mathrm{e}$(自然常数)和 $e$(普通变量)在 $\LaTeX$ 中需要用不同的命令(\mathrm{e} vse),而在 Liii STEM 中通过 Tab 循环即可区分。

为什么这很重要?

  • 兼容计算机代数系统:由于公式带有完整的语义信息,您可以直接将编辑好的数学表达式复制粘贴到 Python、Maple、Sage、Mathematica 等系统中进行符号运算,无需手动转译。例如,在 Liii STEM 中输入的 $a * b$(不可见乘法)粘贴到 Python 后会自动变成 a * b,而a b(函数应用)则保持为函数调用语义。Liii STEM 还内置了 Python 会话插件,可直接粘贴公式在文档中运行 Python 代码并获取计算结果。

  • 减少低级错误:句法检查能在输入阶段就发现"错别字"或结构错误。例如,$a +$ 这样的不完整表达式会被标记为不正确,而 $a(b+c)$ 和 $f(x+y)$ 在句法上会被严格区分为乘法和函数应用。

  • 智能选择与粘贴:剪切和粘贴时,只能选择句法上有意义的子公式,避免破坏公式结构。

  • 规范表示法:降低使用非标准或歧义表示法的风险。

8.2 同形异义符与不可见运算符

Liii STEM 仔细区分了同形异义符(homoglyphs)——即看起来相同但含义不同的符号。其中最典型的是不可见乘法与函数应用:

输入效果示例含义
* Tab(不可见)$ab$不可见乘法
Space(不可见)$\sin x$函数应用
,$,$$f(x, y)$逗号分隔符
, Tab(不可见)$(a_{ij})$不可见分隔符

提示:输入公式时,请务必区分乘法和函数应用。例如,$a(b+c)$ 通常表示乘法,而 $f(x+y)$ 表示函数应用,二者在句法上完全不同。

单字母算子与多字母算子:在 Liii STEM 中,多字母序列(如sin、cos、lim、log)会被自动识别为算子,无需额外命令。但单字母(如d、e、i)默认是斜体变量。如果要将单字母用作算子或常数(如微分符号 $\mathrm{d}$、自然常数 $\mathrm{e}$、虚数单位 $\mathrm{i}$),需要通过 Tab 循环将其切换为直立形式。这与 $\LaTeX$ 中用 \mathrm{d} 显式声明正体形成对照——在 Liii STEM 中,您只需要记住"单字母算子按 Tab"即可。

如果您输入 a Space b 后粘贴进 Python,您会得到 a b 但是如果您在 a b 之间插入一个不可见乘号,粘贴进 Python 后会得到 a * b 可以直接进行符号运算。

8.3 语义焦点

当您开启语义编辑后,Liii STEM 的焦点工具栏和编辑行为会适应公式的句法结构,而不仅仅是视觉结构。

  • 颜色反馈:如果当前公式句法正确,语义焦点边界框会显示为绿色;若存在错误,则显示为红色。这让您在输入时就能快速发现错别字。

  • 优先级提示:将光标放在运算符旁边时,该运算符所作用的完整子表达式会被高亮显示,帮助您确认默认解释是否符合预期。

示例:在公式 $a + b \times c$ 中:

将光标放在 \times 旁边,$b \times c$ 会被高亮——这展示了乘法的局部作用域;将光标放在 + 旁边,$a$ 和 $b \times c$ 会被同时高亮——这直观地展示了乘法的优先级高于加法:

提示:语义编辑模式可在 编辑 → 首选项 → 数学 → 语义编辑 中切换。建议在进行大量公式编辑时保持开启,以获得更好的编辑体验。

9 后续阅读

需要一份完整的符号快捷键速查表?请参阅 Liii STEM 的键盘快捷键



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