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数学公式渲染

前言

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本文用于测试 MathJax 3.2.2 的公式渲染,写法遵循官方 Chirpy 主题规范:块级公式用 $$...$$,行内公式用 $...$不要用 ```math 围栏,kramdown GFM 会把它当代码块渲染)。

1. 行内公式

当 $a \ne 0$ 时,方程 $ax^2 + bx + c = 0$ 有两个解,这是爱因斯坦的质能方程 $E = mc^2$,以及欧拉公式 $e^{i\pi} + 1 = 0$。

2. 块级公式(基础)

\[x = {-b \pm \sqrt{b^2-4ac} \over 2a}\] \[\sum_{n=1}^\infty \frac{1}{n^2} = \frac{\pi^2}{6}\] \[\int_{-\infty}^{\infty} e^{-x^2} \, dx = \sqrt{\pi}\]

3. 编号公式与引用(equation + label)

\[\begin{equation} \nabla \cdot \mathbf{E} = \frac{\rho}{\varepsilon_0} \label{eq:gauss} \end{equation}\]

高斯定理如公式 $\eqref{eq:gauss}$ 所示,其中 $\rho$ 是电荷密度。

\[\begin{equation} \nabla \times \mathbf{B} = \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0 \varepsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} \label{eq:ampere} \end{equation}\]

安培-麦克斯韦定律见公式 $\eqref{eq:ampere}$,两个公式 $\eqref{eq:gauss}$ 和 $\eqref{eq:ampere}$ 同属麦克斯韦方程组。

4. 多行对齐(align)

\[\begin{align} f(x) &= (x + 1)^2 \\ &= x^2 + 2x + 1 \\ &= x^2 + 2x + 2 - 1 \end{align}\] \[\begin{align} \frac{\partial u}{\partial t} &= \alpha \frac{\partial^2 u}{\partial x^2} \\ \frac{\partial u}{\partial t} + u \frac{\partial u}{\partial x} &= 0 \end{align}\]

5. 矩阵

\[\begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix} \begin{pmatrix} x \\ y \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} ax + by \\ cx + dy \end{pmatrix}\] \[A = \begin{bmatrix} 1 & 2 & 3 \\ 4 & 5 & 6 \\ 7 & 8 & 9 \end{bmatrix}, \quad \det(A) = 0\]

6. 分数、上下标、希腊字母

\[\frac{\partial^2 \varphi}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 \varphi}{\partial y^2} = 0\]

希腊字母表:$\alpha, \beta, \gamma, \delta, \varepsilon, \zeta, \eta, \theta, \lambda, \mu, \nu, \pi, \rho, \sigma, \tau, \phi, \omega, \Gamma, \Delta, \Theta, \Lambda, \Sigma, \Omega$

7. 求和、积分、极限

\[\lim_{n \to \infty} \left( 1 + \frac{1}{n} \right)^n = e\] \[\oiint_S \mathbf{F} \cdot d\mathbf{S} = \iiint_V \nabla \cdot \mathbf{F} \, dV\] \[\sum_{k=0}^{n} \binom{n}{k} x^k y^{n-k} = (x + y)^n\]

8. 特殊运算符

\[a \approx b, \quad a \ne b, \quad a \times b, \quad a \div b, \quad a \pm b, \quad a \le b, \quad a \ge b, \quad a \in S, \quad A \subset B, \quad A \cap B, \quad A \cup B\] \[\forall \varepsilon > 0, \exists \delta > 0, \text{使得} |x - x_0| < \delta \Rightarrow |f(x) - f(x_0)| < \varepsilon\]

9. 长公式(测试横向滚动)

\[P(X=k) = \frac{\lambda^k e^{-\lambda}}{k!}, \quad k = 0, 1, 2, \ldots, \quad E(X) = \operatorname{Var}(X) = \lambda, \quad \hat{\theta}_{MLE} = \arg\max_{\theta} \prod_{i=1}^{n} f(x_i; \theta)\]

10. 代码块中的美元符号(应保持原样,不被渲染)

1
2
3
4
5
<?php
$price = 100;
$total = $price * 1.2;
echo "Total: $total";
?>
1
2
const price = 5;
console.log(`Cost: ${price * 3} dollars`);

代码块里的 $price${price} 都不应触发公式渲染。

11. 混合排版测试

傅里叶变换 $F(\omega) = \int_{-\infty}^{\infty} f(t) e^{-i\omega t} \, dt$ 是信号处理的核心工具,其逆变换为:

\[f(t) = \frac{1}{2\pi} \int_{-\infty}^{\infty} F(\omega) e^{i\omega t} \, d\omega\]

GPU 对齐计算(呼应之前的文章):

\[\text{offset} = \frac{\text{size} + \text{alignment} - 1}{\text{alignment}} \times \text{alignment} = \left\lceil \frac{\text{size}}{\text{alignment}} \right\rceil \times \text{alignment}\]

12. 进阶公式综合测试

12.1 分段函数与矩阵变体(cases / vmatrix)

\[f(x) = \begin{cases} x^2, & x \ge 0 \\ -x^2, & x < 0 \end{cases}\] \[\begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} = ad - bc, \quad \begin{Vmatrix} 1 \\ 2 \end{Vmatrix} = \sqrt{5}\]

12.2 装饰结构(boxed / overbrace / underbrace / xrightarrow / substack / cancel)

\[\boxed{E = mc^2}\] \[\underbrace{(a + b + \cdots + z)}_{26\ \text{项}}, \quad \overbrace{a + a + \cdots + a}^{n\ \text{项}}\] \[A \xrightarrow{\text{旋转}} B \qquad A \xleftarrow{\text{逆旋转}} A\] \[\sum_{\substack{0 \le i \le n \\ 0 \le j \le i}} a_{ij} = \sum_{i=0}^{n} \sum_{j=0}^{i} a_{ij}\] \[\frac{a}{\cancel{b}} \cdot \cancel{b} = a\]

12.3 级数展开

\[e^x = \sum_{n=0}^{\infty} \frac{x^n}{n!} = 1 + x + \frac{x^2}{2!} + \frac{x^3}{3!} + \cdots\] \[f(x) = \frac{a_0}{2} + \sum_{n=1}^{\infty} \left( a_n \cos\frac{n\pi x}{L} + b_n \sin\frac{n\pi x}{L} \right)\]

12.4 概率与统计

\[P(A \mid B) = \frac{P(B \mid A) \, P(A)}{P(B)}\] \[p(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi}\,\sigma} \exp\left( -\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2} \right)\] \[\bar{x} = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n} x_i, \quad s^2 = \frac{1}{n-1}\sum_{i=1}^{n} (x_i - \bar{x})^2\]

12.5 矢量分析(梯度 / 散度 / 旋度)

\[\nabla f = \frac{\partial f}{\partial x}\mathbf{i} + \frac{\partial f}{\partial y}\mathbf{j} + \frac{\partial f}{\partial z}\mathbf{k}\] \[\nabla \cdot \mathbf{F} = \frac{\partial F_x}{\partial x} + \frac{\partial F_y}{\partial y} + \frac{\partial F_z}{\partial z}\] \[\nabla \times \mathbf{F} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ \dfrac{\partial}{\partial x} & \dfrac{\partial}{\partial y} & \dfrac{\partial}{\partial z} \\ F_x & F_y & F_z \end{vmatrix}\]

12.6 物理经典方程

麦克斯韦方程组(微分形式):

\[\begin{align} \nabla \cdot \mathbf{E} &= \frac{\rho}{\varepsilon_0} \\ \nabla \cdot \mathbf{B} &= 0 \\ \nabla \times \mathbf{E} &= -\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t} \\ \nabla \times \mathbf{B} &= \mu_0 \mathbf{J} + \mu_0 \varepsilon_0 \frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t} \end{align}\]

薛定谔方程:

\[i\hbar \frac{\partial}{\partial t}\Psi(\mathbf{r},t) = \left( -\frac{\hbar^2}{2m}\nabla^2 + V(\mathbf{r}) \right) \Psi(\mathbf{r},t)\]

欧拉-拉格朗日方程:

\[\frac{\partial L}{\partial q} - \frac{d}{dt}\frac{\partial L}{\partial \dot{q}} = 0\]

12.7 线性代数

\[\mathbf{A}\mathbf{v} = \lambda \mathbf{v}, \quad \mathbf{A} = \mathbf{P}\mathbf{D}\mathbf{P}^{-1}, \quad \mathbf{A} = \mathbf{U}\boldsymbol{\Sigma}\mathbf{V}^{\mathsf{T}}\] \[\operatorname{tr}(\mathbf{A}) = \sum_{i=1}^{n} a_{ii}, \quad \operatorname{rank}(\mathbf{A}\mathbf{B}) \le \min\{\operatorname{rank}(\mathbf{A}), \operatorname{rank}(\mathbf{B})\}\]

12.8 机器学习常用公式

\[\text{softmax}(z_i) = \frac{e^{z_i}}{\sum_{j=1}^{K} e^{z_j}}, \quad \mathcal{L} = -\sum_{i=1}^{C} y_i \log \hat{y}_i\] \[\text{Attention}(Q, K, V) = \text{softmax}\left( \frac{QK^{\mathsf{T}}}{\sqrt{d_k}} \right) V\] \[\nabla_{\theta} J(\theta) = \mathbb{E}_{\pi_{\theta}} \left[ \sum_{t=0}^{T} \nabla_{\theta} \log \pi_{\theta}(a_t \mid s_t) \, G_t \right]\]

12.9 公式内中文(\text 测试)

\[\text{速度} = \frac{\text{路程}}{\text{时间}}, \quad \text{压强} = \frac{F}{S}\]

13. 数学符号读音速查表

整理自《数学符号读音速查表》,共 11 大类。表格中第三列给出对应的 LaTeX 命令。

13.1 基础运算符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$+$+加号加 / jiā加法,$2 + 3 = 5$
$-$-减号减 / jiǎn减法,$5 - 2 = 3$
$\times$\times乘号乘 / chéng乘法,$2 \times 3 = 6$
$\cdot$\cdot点乘号点乘数乘,$a \cdot b$
$\div$\div除号除以 / chú yǐ除法,$6 \div 2 = 3$
$\pm$\pm正负号正负 / zhèng fù正或负,$\pm 3$
$\mp$\mp负正号负正 / fù zhèng与 $\pm$ 相反
$=$=等号等于 / děng yú$a = b$
$\ne$\ne不等号不等于$a \ne b$
$\approx$\approx约等号约等于$\pi \approx 3.14$
$\equiv$\equiv恒等号恒等于$a \equiv a$
$\propto$\propto正比号正比于$y \propto x$
$:$:比号比 / bǐ比例,$3 : 5$

13.2 比较与大小关系

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$>$>大于号大于 / dà yú$5 > 3$
$<$<小于号小于 / xiǎo yú$3 < 5$
$\ge$\ge大于等于大于等于不小于,$a \ge b$
$\le$\le小于等于小于等于不大于,$a \le b$
$\gg$\gg远大于远大于 / yuǎn dà yú左边远大于右边
$\ll$\ll远小于远小于 / yuǎn xiǎo yú左边远小于右边
$\nless$\nless不小于不小于同 $\ge$
$\ngtr$\ngtr不大于不大于同 $\le$

13.3 指数 · 根号 · 对数

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$a^2$a^2平方a 的平方$a$ 的二次方
$a^3$a^3立方a 的立方$a$ 的三次方
$a^n$a^nn 次方a 的 n 次方$a$ 的 n 次幂
$\sqrt{a}$\sqrt{a}平方根根号 / gēn hào$\sqrt{4} = 2$
$\sqrt[3]{a}$\sqrt[3]{a}立方根三次根号$\sqrt[3]{8} = 2$
$\sqrt[n]{a}$\sqrt[n]{a}n 次根n 次根号$n$ 次方根
$\log_a b$\log_a b对数以 a 为底 b 的对数$\log_{10} 100 = 2$
$\ln x$\ln x自然对数自然对数以 $e$ 为底
$\lg x$\lg x常用对数常用对数以 10 为底
$\mathrm{e}$e自然常数e$\mathrm{e} \approx 2.718$
$n!$n!阶乘n 的阶乘$3! = 6$
$\vert x \vert$\vert x \vert绝对值绝对值$\vert -3 \vert = 3$

13.4 集合符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$\in$\in属于属于 / shǔ yú$x \in A$
$\notin$\notin不属于不属于元素不属于集合
$\subseteq$\subseteq子集包含于$A$ 是 $B$ 的子集
$\subset$\subset真子集真包含于$A$ 是 $B$ 的真子集
$\supseteq$\supseteq包含包含 / bāo hán$B$ 包含 $A$
$\cup$\cup并集并 / bìng$A \cup B$,取所有元素
$\cap$\cap交集交 / jiāo$A \cap B$,取公共元素
$\emptyset$\emptyset空集空集 / kōng jí不含任何元素
$\complement$\complement补集补集 / bǔ jí全集中的补集
$\forall$\forall任意任意 / rèn yì对所有元素成立
$\exists$\exists存在存在 / cún zài至少存在一个
$\nexists$\nexists不存在不存在不存在满足条件的元素
$\mathbb{N}$\mathbb{N}自然数集自然数集${0, 1, 2, \ldots}$
$\mathbb{Z}$\mathbb{Z}整数集整数集${\ldots, -1, 0, 1, \ldots}$
$\mathbb{Q}$\mathbb{Q}有理数集有理数集所有分数 $p/q$
$\mathbb{R}$\mathbb{R}实数集实数集所有实数
$\mathbb{C}$\mathbb{C}复数集复数集$a + bi$

13.5 微积分符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$\sum$\sum求和西格玛 / xī gé mǎ$\sum_i x_i$
$\prod$\prod求积派(连乘)连乘符号
$\int$\int积分积分 / jī fēn定积分或不定积分
$\iint$\iint二重积分二重积分二维积分
$\oint$\oint环路积分环路积分沿闭合路径积分
$\frac{df}{dx}$\frac{df}{dx}导数df 比 dx / 对 x 求导$f$ 对 $x$ 求导
$\partial$\partial偏导数偏 / piān$\partial f / \partial x$
$\nabla$\nabla梯度算子纳布拉 / nà bù lānabla / del
$\Delta$\Delta差分 / 增量德尔塔 / dé ěr tǎ变化量,$\Delta x$
$\lim$\lim极限极限 / jí xiàn$\lim_{x \to 0} f(x)$
$\to$\to趋于趋于 / qū yú$x \to 0$
$\infty$\infty无穷大无穷大 / wú qióng dà$x \to \infty$
$o(x)$o(x)高阶小量小 o高阶无穷小

13.6 逻辑符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$\Rightarrow$\Rightarrow蕴含推出 / tuī chū如果…则…,$p \Rightarrow q$
$\Leftrightarrow$\Leftrightarrow等价等价于互为充要条件
$\to$\to推导推导出逻辑推导
$\land$\land与(合取)$p \land q$
$\lor$\lor或(析取)$p \lor q$
$\neg$\neg非(否定)$\neg p$
$\sim$\sim逻辑否定
$\oplus$\oplus异或异或 / yì huò异或运算
$\vdash$\vdash可推出可推出语法可推导
$\top$\top恒真恒真永真式
$\bot$\bot恒假恒假永假式

13.7 几何符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$\angle$\angle角 / jiǎo$\angle ABC$
$\parallel$\parallel平行平行于 / píng xíng yú$AB \parallel CD$
$\nparallel$\nparallel不平行不平行两线不平行
$\perp$\perp垂直垂直于 / chuí zhí yú$AB \perp CD$
$\triangle$\triangle三角形三角形$\triangle ABC$
$\bigcirc$\bigcirc圆 / yuán圆 $O$
$^\circ$^\circ度 / dù$90^\circ$
$^\prime$^\prime分 / fēn$30^\circ 15^\prime$
$^{\prime\prime}$^{\prime\prime}秒 / miǎo角度秒
$\cong$\cong全等全等于$\triangle ABC \cong \triangle DEF$
$\sim$\sim相似相似于$\triangle ABC \sim \triangle DEF$
$\overset{\frown}{AB}$\overset{\frown}{AB}弧 / hú弧 $AB$

13.8 概率与统计符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$P(A)$P(A)概率概率 / gài lǜ事件 $A$ 发生的概率
$E(X)$E(X)期望期望 / qī wàng期望值
$\operatorname{Var}(X)$\operatorname{Var}方差方差 / fāng chā也记作 $D(X)$
$\sigma$\sigma标准差西格玛标准差
$\sigma^2$\sigma^2方差西格玛方方差
$\mu$\mu均值缪 / miù总体均值
$\bar{x}$\bar{x}样本均值x bar样本平均值
$N(\mu, \sigma^2)$N(\mu,\sigma^2)正态分布正态分布均值 $\mu$,方差 $\sigma^2$
$A \cap B$\cap事件交$A$、$B$ 同时发生
$A \cup B$\cup事件并至少一个发生
$P(A \vert B)$P(A \vert B)条件概率条件$B$ 条件下 $A$ 的概率
$A \mathrel{\perp\mkern-6mu\perp} B$\mathrel{\perp\mkern-6mu\perp}独立独立 / dú lì相互独立(kramdown GFM 会吃掉 \! 的反斜杠,故用 \mkern 写法)

13.9 线性代数符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$\vert A \vert$\vert A \vert行列式A 的行列式矩阵 $A$ 的行列式
$\det(A)$\det(A)行列式行列式同 $\vert A \vert$
$A^{\mathsf{T}}$A^{\mathsf{T}}转置A 转置矩阵的转置
$A^{-1}$A^{-1}逆矩阵A 逆矩阵的逆
$\operatorname{rank}(A)$\operatorname{rank}秩 / zhì矩阵的秩
$\operatorname{tr}(A)$\operatorname{tr}迹 / jì对角线元素之和
$\langle x, y \rangle$\langle x,y \rangle内积内积 / nèi jī向量的内积
$\Vert x \Vert$\Vert x \Vert范数范数 / fàn shù向量的长度
$\otimes$\otimes张量积张量积克罗内克积
$\oplus$\oplus直和直和 / zhí hé子空间的直和
$I$I单位矩阵单位矩阵对角线为 1
$\ker$\ker核 / hé线性映射的核空间

13.10 其他常见符号

符号LaTeX名称中文读法含义 / 示例
$\equiv$\equiv同余同余 / tóng yú$a \equiv b \pmod{n}$
$\bmod$\bmod取模取模 / qǔ mó$7 \bmod 3 = 1$
$\lfloor x \rfloor$\lfloor x \rfloor下取整下取整$\lfloor 3.7 \rfloor = 3$
$\lceil x \rceil$\lceil x \rceil上取整上取整$\lceil 3.2 \rceil = 4$
$\binom{n}{k}$\binom{n}{k}组合数C n k / 组合数从 $n$ 中取 $k$
$\mathrm{A}_n^k$\mathrm{A}_n^k排列数A n k / 排列数从 $n$ 中取 $k$ 排列
$\gcd$\gcd最大公约数最大公约数$\gcd(12, 8) = 4$
$\operatorname{lcm}$\operatorname{lcm}最小公倍数最小公倍数$\operatorname{lcm}(4, 6) = 12$
$f(x)$f(x)函数f x / 函数$x$ 的函数
$f^{-1}$f^{-1}反函数f 逆反函数
$\aleph_0$\aleph_0阿列夫零阿列夫零可数无穷的基数

13.11 希腊字母表(数学常用)

符号LaTeX名称中文读法常见用途
$A \ \alpha$A \alphaAlpha阿尔法 / ā ěr fǎ角度、系数
$B \ \beta$B \betaBeta贝塔 / bèi tǎ角度、Beta 函数
$\Gamma \ \gamma$\Gamma \gammaGamma伽马 / gā mǎGamma 函数、欧拉常数
$\Delta \ \delta$\Delta \deltaDelta德尔塔 / dé ěr tǎ变化量、判别式
$E \ \varepsilon$\varepsilonEpsilon艾普西龙 / ài pǔ xī lóng极小量、极限
$Z \ \zeta$Z \zetaZeta泽塔 / zé tǎ黎曼 Zeta 函数
$H \ \eta$H \etaEta伊塔 / yī tǎ效率、粘度
$\Theta \ \theta$\Theta \thetaTheta西塔 / xī tǎ角度、参数
$I \ \iota$I \iotaIota约塔 / yuē tǎ微小量
$K \ \kappa$K \kappaKappa卡帕 / kǎ pà曲率、常数
$\Lambda \ \lambda$\Lambda \lambdaLambda拉姆达 / lā mǔ dá波长、特征值
$M \ \mu$M \muMu缪 / miù均值、微($\mu$)
$N \ \nu$N \nuNu纽 / niǔ自由度、频率
$\Xi \ \xi$\Xi \xiXi克西 / kè xī随机变量
$O \ o$O oOmicron奥密克戎大 O 记号
$\Pi \ \pi$\Pi \piPi派 / pài圆周率 $\approx 3.14159$
$P \ \rho$P \rhoRho柔 / róu密度、相关系数
$\Sigma \ \sigma$\Sigma \sigmaSigma西格玛 / xī gé mǎ求和($\Sigma$)、标准差($\sigma$)
$T \ \tau$T \tauTau陶 / táo扭矩、时间常数
$\Upsilon \ \upsilon$\Upsilon \upsilonUpsilon宇普西龙物理中偶尔使用
$\Phi \ \varphi$\Phi \varphiPhi斐 / fěi黄金比例、相位
$X \ \chi$X \chiChi凯 / kǎi卡方分布($\chi^2$)
$\Psi \ \psi$\Psi \psiPsi普西 / pǔ xī波函数
$\Omega \ \omega$\Omega \omegaOmega欧米伽 / ōu mǐ jiā角速度、电阻($\Omega$)
该博客文章由作者通过 CC BY 4.0 进行授权。

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