在Jyputer Notebook中用Latex生成含公式表格
2019-03-06 本文已影响0人
askka
华中科技大学出版社的《电力系统分析》算得上是该专业的经典教材之一了。笔者制作PPT课件过程中需要用到该教材中的插图，但发现扫描图的实在是不清晰所以就想着重新绘制一个。这又是表格又是公式的，说起来用Latex应该是最方便的吧。
原教材插图
原图参见《电力系统分析（第三版）》P105
绘制思路
要完成的图表并不复杂，利用\begin{aligned}和\end{aligned}实现公式对齐即可，Latex语法如下所示：
\begin{aligned}
&i_\infty \\
&\uparrow \\
&i_{f0}
\end{aligned}
Latex公式中的“\\”为换行符号，“&”是段落中公式的对齐位置。显示效果如下：
如果不明确对齐位置，则显示效果会不尽如人意。如下图所示：
按此思路依葫芦画瓢，将所有电流分量绘制完成：
\begin{equation}
\begin{array}{c}
\overbrace{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad }^{\text{基频分量}} \\
\begin{array}{c}
&\text{稳态短路电流} \\ &i_\infty \\ &\uparrow \\ &i_{f0} \\& \text{稳态励磁电流}
\end{array}
\qquad \qquad
\begin{array}{c}
&\text{基频自由分量} \\ &\Delta i' = i' -i_\infty \\ &\uparrow \\&i_\infty \\& \text{励磁绕组自由分量}
\end{array} \\
\underbrace{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad }_{\text{直流分量}}
\end{array}
\qquad \qquad
\begin{array}{c}
\overbrace{\qquad \qquad}^{\text{非基频分量}} \\
\begin{array}{c}
&\text{直流分量} \qquad \text{倍频分量} \\
&i_{ap} \; \longrightarrow \; i_{2\omega} \\ & \nwarrow \quad \nearrow \\ & \Delta i_\omega \\& \text{励磁绕组基频}
\end{array} \\ \\
\quad \text{直流分量}
\end{array}
\end{equation}
执行的结果如下图：
接下来将表格框线加上，并将各个电流分量的衰减时间常数也对应标注上。执行的结果如下图：
\begin{equation}
\begin{array}{c|cc}
\hline
\quad & \text{强制分量} & \text{自由分量}\qquad \qquad \qquad \qquad \\
\hline
\text{定子} & \overbrace{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad }^{\text{基频分量}} & \overbrace{\qquad \qquad}^{\text{非基频分量}} \\
\quad & \begin{array}{ccc}
\text{稳态短路电流} &\qquad &\text{基频自由分量} \\
i_\infty &\qquad &\Delta i' = i' -i_\infty \\
\uparrow &\qquad &\uparrow \\
i_{f0} &\qquad &i_\infty \\
\text{稳态励磁电流} &\qquad & \text{励磁绕组自由分量} \end{array}
& \begin{array}{c}
&\text{直流分量} \qquad \text{倍频分量} \\ &i_{ap} \; \longrightarrow \; i_{2\omega} \\ & \nwarrow \quad \nearrow \\ & \Delta i_\omega \\& \text{励磁绕组基频}
\end{array} \\
\text{转子} & \underbrace{\qquad \qquad \qquad \qquad \qquad }_{\text{直流分量}} & \quad \text{直流分量}\\
\hline
\text{衰减时间常数} & \infty \qquad \qquad \qquad \qquad \; T'_d & T_a \\
\hline
\end{array}
\end{equation}
利用在线Latex编辑公式
笔者是在Jupyter Notebook中执行的上述公式。当然也可以考虑利用在线Latex编辑器编辑。需注意的是：
- codecogs不支持中文、且公式代码不能太长；
- 插入表格中的公式需要用
$...$来标记，否则会报错。在Jyputer Notebook中直接用mathjax不存在此问题，但mathjax不支持"\tabular"而只支持"\array" 。
试着在线编辑Latex公式得到的结果如下：
在线编辑的结果
在Python中调用Latex公式
此外也尝试了下用Python代码来生成公式的方法。导入display、Math、Latex三个包，用起来也挺方便的。
from IPython.display import display, Math, Latex
display(Math(r"$\Delta i' = i' -i_\infty \\ \uparrow\\i_\infty$"))
本人电脑上的运行效果：
Python代码执行结果
以上是笔者在Jyputer Notebook中绘制含公式表格的过程。得到了想要的清晰表格的同时，感慨于Jupyter Notebook和Latex的强大功能。
此外值得一提的是，在Office软件中也已支持公式的直接输入（非Mathtype！），对于一些简单的公式可利用快捷键"Alt+="插入。有兴趣的同学可移步如何在 Word 和 PowerPoint 中优雅地插入 Latex 公式进一步了解。
