Фантомы и прочее

Ранее мы столкнулись с командой \lefteqn, позволяющей напечатать фрагмент формулы и при этом сообщить TeX'у, что отдельного места (по горизонтали) на этот фрагмент отводить не надо. Иногда бывает полезно сделать обратное: включить в формулу символ, который сам не печатается, но место занимает. Вот пример такой ситуации.

Команда \sqrt автоматически выбирает размер знака радикала таким образом, чтобы он точно соответствовал высоте подкоренного выражения, и это очень хорошо. Иногда, однако, такой автоматический выбор приводит к не очень удачным результатам:

В формуле $\sqrt{a}+ \sqrt{d}$ два знака радикала имеют разные размеры.

Дело тут, конечно, в том, что буквы и имеют разную высоту. Чтобы сделать знаки радикала одинаковыми, TeX надо обмануть: добавить в подкоренные выражения по символу, который чуть выше, чем или , чтобы подкоренные выражения оказались одной высоты. Этот символ, естественно, не должен печататься и не должен занимать места по горизонтали (лишние пробелы под корнем нам тоже ни к чему). Такой невидимый символ генерируется TeX'овской командой \mathstrut:

В формуле $\sqrt{\mathstrut a} +\sqrt{\mathstrut d}$ оба знака радикала имеют одинаковые размеры.

Точнее говоря, \mathstrut - это невидимый символ, равный по высоте скобке и не имеющий ширины.

Невидимый символ, создаваемый командой \mathstrut, является частным случаем TeX'овской конструкции "фантома". Именно, если в формуле вы напишете

"\phantom{"TeXtit{какая-то формула} "}"

то результат будет такой же, как если бы эта самая "какая-то формула" была сначала напечатана по всем правилам TeX'а, а затем аккуратно стерта с бумаги. Пример:

Все мы знаем, что знак радикала выглядит так: $\sqrt{\phantom{x}}$.

Кроме того, можно создать "вертикальный фантом" формулы (по вертикали будет оставлено столько же места, сколько занимала бы формула, по горизонтали вертикальный фантом места не занимает). Создается вертикальный фантом командой \vphantom. В частности, команда \mathstrut - это сокращение для "\vphantom{(}" . Возможны, наконец, и горизонтальные фантомы, занимающие по горизонтали столько же места, сколько заняла бы формула, и не занимающие места по вертикали. Создаются они командой \hphantom:

На пустое место $\hphantom{\sin^2\alpha}$ можно вписать формулу вручную.

Для полноты картины скажем об еще одной экзотической команде, называемой \smash. Подобно команде \lefteqn, она печатает символ, но при этом говорит TeX'у, что он не занимает места по вертикали. С помощью этой команды (а так же с помощью \lefteqn) можно накладывать в формулах один символ на другой. Вот пример совместной работы команд \phantom и \lefteqn:

$$ \lefteqn{\overbrace{ \phantom{1+2+3}}} 1+\underbrace{2+3+4} $$

Поясним, как устроен исходный текст, давший такое перекрытие скобок. Верхняя фигурная скобка, созданная командой \overbrace, ставится не над самой формулой , а над ее фантомом. В результате команда \overbrace печатает фигурную скобку над пустым местом. Далее, вся эта конструкция стоит, в свою очередь, в аргументе команды \lefteqn, вследствие чего TeX считает, что места по горизонтали она не занимает. Поэтому формула начинается с того же места, что и фантом формулы ; в результате попадает аккурат под верхнюю скобку! Все это, конечно, — еще один пример "грязного трюка").

Если бы формула была не выключная, а внутритекстовая, то этот трюк прошел бы не столь гладко. Дело в том, что команда \lefteqn всегда набирает формулы в \displaystyle, поэтому размер фантома, над которым ставилась скобка, мог в принципе не совпасть с размером реально печатаемого фрагмента формулы. Чтобы уж совсем себя обезопасить, следовало бы в этом случае аргумент команды \lefteqn начать с \textstyle.