# Содержание

Содержание;
Так что же такое LaTeX\LaTeX? (Цитата из книги Львовского);
Базовые вещи про LaTeX\LaTeX;
Установка дистрибутива MiKTeX;
Установка TexStudio;
Простой шаблон документа;
Что дальше?;
Как сдавать;
0: Сумма арифметической прогрессии;
A: Сумма геометрической прогрессии;
B: Корни квадратного уравнения;
C: Биномиальный коэффициент;
D: Диофантово уравнение;
E: Характеристическая функция;
F: Отношение;
G: Удивительное квадратное уравнение;
H: Отрицание;
I: Многочлен;
N: Игра со шрифтами;
O: Все варианты шрифтов;
P: Части документа и оглавление;
Q: Теоремы и леммы;
R: Добавление картинок;
S: Добавление таблиц;
T: Математические рисунки;

# Так что же такое LaTeX\LaTeX? (Цитата из книги Львовского)

Если отвечать одной фразой, это издательская система на базе TeX\TeX'а.

Система компьютерной верстки TeX\TeX (произносится «тех») была создана выдающимся американским математиком и программистом Дональдом Кнутом в конце 70-х годов XX века; издательские системы на ее базе по сию пору широко используются и сдавать позиции не собираются. Чем объясняется столь редкое в компьютерном мире долголетие? На первый взгляд, все свидетельствует против TeX\TeX’а. В самом деле, в отличие, допустим, от популярного ныне Microsoft Word’а, TeX\TeX не является системой типа WYSIWYG (What You See Is What You Get): чтобы посмотреть, как будет выглядеть на печати набираемый текст, надо запустить отдельную программу. И по структуре файлов TeX\TeX несовместим с Word’ом (что не удивительно: эта структура мало изменилась с начала 1980-х годов, когда никакого Word’а не было и в помине, а форматы Word-файлов меняются чуть ли не ежегодно). Наконец, чтобы работать в TeX\TeX’е, надо потратить определенное время на его изучение: трудно представить себе книгу под названием «TeX\TeX for dummies» («TeX\TeX для болванов»).

И что же в этом TeX\TeX’е хорошего? — спросит читатель. Вот краткий перечень TeX\TeX’овских достоинств:

1) Никакая другая из существующих в настоящее время издательских систем не может сравниться с TeX\TeX’ом в полиграфическом качестве текстов с математическими формулами.
2) Система TeX\TeX реализована на всех современных компьютерных платформах, и все эти реализации действительно работают одинаково.
3) Благодаря этому TeX\TeX стал международным языком для обмена математическими и физическими статьями: набрав свою статью в TeX\TeX’е, математик может послать ее по электронной почте своему коллеге, даже если отправитель работает под Windows, а получатель — с UNIX’ом или, допустим, на Макинтоше.
4) В Интернете существуют обширные «архивы препринтов», в которые каждый может послать (и из которых каждый может получить) статью; все эти статьи набраны опять-таки в TeX\TeX’е.
5) Наконец, основные реализации TeX\TeX’а для всех платформ распространяются бесплатно.

Разумеется, у TeX\TeX’а есть и недостатки. Главный из них — в том, что с помощью TeX\TeX’а тяжело (хотя в принципе и возможно) готовить тексты со сложным расположением материала на странице (наподобие рекламных буклетов). Для таких приложений, практически не встречающихся в научно-технической литературе, TeX\TeX не предназначен.

# Базовые вещи про LaTeX\LaTeX

В чём-то работа с TeX\TeX’ом напоминает работу с питоном. В питоне есть отдельная программа, которая называется интерпретатором питона. Ей на вход «скармливается» текст программы, и она его исполняет. И есть разнообразные IDE (Integrated development environment, Интегрированная среда разработки) — отдельные программы, которые значительно упрощают подготовку текстов программ, предоставляя разнообразные инструменты и упрощая работу с интерпретатором.
Зачастую конкретная IDE настолько срастается у людей с питоном, что люди их отождествляют. И даже говорят что-то в духе « — А у меня питон не работает!».
Что более удивительно, есть несколько разных интерпретаторов питона: эталонная реализация CPython, а также Jython, PyPy, и множество других, написанных отдельными людьми для своих целей.

С TeX\TeX’ом всё в этом смысле похоже. Есть отдельная программа, которой «скармливается» текст на сей раз уже документа. На выходе одна даёт pdf-файл со свёрстанным текстом (или сообщения об ошибках). На самом деле это не всегда именно pdf-файл, есть и другие варианты, но мы их не будем рассматривать. А также есть различные IDE, которые позволяют более эффективно работать с документами.

В качестве «компилятора» мы будем использовать MiKTeX, а в качестве IDE — TeXstudio.

Установка и настройка

(только дома, в классе уже всё установлено)

Установка и настройка TeX\TeX’а в операционной системе Windows является ещё одним его недостатком для обычного пользователя. Увы, это не так просто, как хотелось бы. Впрочем, обычно этот путь нужно преодолеть только один раз.

# Установка дистрибутива MiKTeX

Сначала с сайта miktex.org необходимо скачать инсталлятор — "Basik MikTeX 2.9... Installer". После чего запустить его и следовать инструкциям инсталлятора. Очень рекомендуется в настройке «Install missing packages on-the-fly» выбрать «Yes».

miktex_cyr.PNG

Установленная таким образом базовая система MiKTeX не содержит поддержки русского языка. Для установки поддержки русского языка необходимо подключение к интернету для скачивания пакетов русификации из сетевого репозитория. Запустите MikTeX console (в Windows из меню Пуск – MiKTeX 2.9 – MiKTeX console).

# Установка TexStudio

Скачайте со страницы http://texstudio.sourceforge.net/ инсталлятор TeXStudio и запустите его. Можно соглашаться со всеми стандартными пунктами установки.

Настройка русского словаря в TexStudio

Доустановка пакетов и тестовый запуск

Завершение установки и настройки близко как никогда.

В открытом TexStudio нажмите Файл → Новый, скопируйте в него следующий текст.
\documentclass[a4paper, 12pt, oneside]{scrartcl}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[russian]{babel}
\usepackage{mathtext,indentfirst,misccorr,cmap,graphicx,fancyhdr}
\usepackage{longtable,tabularx,amsmath,amsfonts,amssymb,geometry}
\usepackage{euscript,hyperref,wrapfig,epsf,microtype,keyval,framed,marginnote}
\usepackage{wrapfig,floatflt}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{trees,intersections,calc,positioning,arrows}
\begin{document}
Здесь важен только набор пакетов, большая часть которых, возможно, автоустановится.
\end{document}

После этого нажмите F5 или двойную зелёную стрелочку. Через несколько минут после загрузки недостающих пакетов, справа будет открыто окно с готовым документом. Возможно, что в логе будут какие-то ошибки, это уже не так важно.

В нормальной ситуации вам не нужно включать всё то безумие пакетов!

# Простой шаблон документа

\documentclass[a4paper, 12pt]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}  % Кодировка исходного текста
\usepackage[russian]{babel}  % Поддержка русского языка
\usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb}  % Разнообразные математические команды и значки
\usepackage{indentfirst}     % Отступ в первом абзаце
\begin{document}
Текст.
\end{document}

# Что дальше?

По-хорошему перед тем, как двигаться дальше нужно прочитать по несколько страниц из хороших книг про TeX\TeX.
Начать следует с главы 1 книги LaTeX\LaTeX, GNU/Linux и русский стиль Балдина.
Для тех, кто подсел, можно прочитать от начала до параграфа 1.4.1 книги ЛаТеХ2е по-русски Котельникова и Чеботаева.
После этого нужно проглядеть параграф 2 главы I книги Набор и вёрстка в системе LaTeX\LaTeX Львовского.
Наконец-таки всем нужно проглядеть параграф 3 главы I, и полистать (просто полистать :-)) главу II книги Набор и вёрстка в системе LaTeX\LaTeX Львовского.

Для тех, кто не хочет разбираться, а хочет копи-паст и готово хочет LaTeX\LaTeX the hard way, можно пользоваться лишь справочником LaTeX\LaTeX в примерах Воронцова.

Для тех же, кто решил стать богом TeX\TeX'отворения, нужно читать The TeXbookThe\ \TeX book создателя (лучше даже английскую версию).

# Как сдавать

В тестовую систему необходимо сдавать исходный текст TeX-файла. В нём должно быть записано условие задачи, ответ, если он предполагается, и решение задачи.

Пример:

0: Сумма арифметической прогрессии

Запишите условие и решение задачи о сумме арифметической прогрессии.

Результат
Исходник решения
\documentclass[a4paper, 12pt]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}  % Кодировка исходного текста
\usepackage[russian]{babel}  % Поддержка русского языка
\usepackage{indentfirst}     % Отступ в первом абзаце
\usepackage{amsmath,amsfonts,amssymb}  % Разнообразные команды и значки

\newcommand{\done}{\begin{flushright}$\blacksquare$\end{flushright}}
\newcommand{\stareq}{\stackrel{\bigstar}{=}}

\begin{document}

\textbf{Задача.}
Выразите сумму всех членов конечной арифметической прогрессии
$a_1, a_2, \ldots, a_n$ через два крайних члена и число слагаемых.

\smallskip

\textbf{Решение.}
Нам необходимо найти сумму
$$a_1 + a_2 + \ldots + a_n.$$
Сначала заметим, что $a_i = a_1 + (i-1) d$, и что $a_{n-i} = a_n - (i-1)d$.
Теперь сначала найдём удвоенную сумму, а затем результат поделим пополам.
\begin{multline*}
(a_1 + a_2 + \ldots + a_n) + (a_1 + a_2 + \ldots + a_n)
=
(a_1 + a_n) + (a_2 + a_{n-1}) + \ldots + (a_n + a_1)
= \\ =
(a_1 + a_n) + ((a_2 + d) + (a_n - d)) + \ldots + (a_n + a_1)
\stareq \\ \stareq
\underbrace{(a_1 + a_n) + (a_1 + a_n) + \ldots + (a_1 + a_n)}_n
=
n \cdot (a_1 + a_n).
\end{multline*}
Равенство $\stareq$ выполняется в силу того, что
$$a_i + a_{n-i} = a_1 + (i-1) d + a_n - (i-1)d = a_1 + a_n.$$
Значит,
$$a_1 + a_2 + \ldots + a_n = n \cdot \dfrac{a_1 + a_n}{2}.$$
\done

\end{document}

A: Сумма геометрической прогрессии

Выведите и докажите формулу суммы геометрической прогрессии 1+q+q2++qn1+q+q^2+\ldots+q^n.

B: Корни квадратного уравнения

Выведите и докажите формулу для корней квадратного уравнения.

C: Биномиальный коэффициент

Докажите, что Cnk=CnnkC_n^k = C_n^{n-k}.

D: Диофантово уравнение

Решите в натуральных числах уравнение x2y2=27x^2 - y^2 = 27.

E: Характеристическая функция

Докажите при помощи характеристических функций, что для любых множеств AA, BB и CC выполнено тождество A(BC)=(AB)(AC)A\setminus (B \setminus C) = (A \setminus B) \cup (A \cap C)

F: Отношение

Докажите, что на множестве Z×N\mathbb{Z}\times\mathbb{N} отношение (a,b)(c,d)ad=bc(a,b)\sim(c,d) \Leftrightarrow ad=bc является отношением эквивалентности.

G: Удивительное квадратное уравнение

Решите уравнение (x+2)(x+3)=0(x+2)(x+3)=0 в Z/6Z\mathbb{Z}/6\mathbb{Z}.

H: Отрицание

Постройте отрицание:  ε>0  δ>0  x,x<δ ⁣:f(x)<ε\forall \ \varepsilon > 0 \ \exists \ \delta > 0 \ \forall \ x, |x|<\delta \colon |f(x)|<\varepsilon .

I: Многочлен

Найдите такой многочлен P(x)P(x) степени 2, что P(0)=1P(0) = 1, P(1)=2P(1) = 2 и P(2)=3P(2) = 3.

N: Игра со шрифтами

Не увлекайтесь частой сменой шрифтов в тексте! Чем меньше различных видов шрифтов вы используете, тем легче текст читать и тем красивее он выглядит!

Однако в этой задаче мы будем делать всё наоборот!

Прочитайте главу 4.1 "Выделение текста" в Воронцове и параграфы III.5.1. "Простые средства" и III.5.2. "Подробности о шрифтах" главый III "Набор текста" в Львовском. На странице размера A4 наберите несколько панграмм: шрифтами разного размера, разной гарнитуры (=семейство), разной насыщенности и разного начертания. Панграмма — фраза, содержащая все буквы алфавита. Панграммы используются для получения представления об используемом шрифте.

Примеры панграмм:
Экс-граф? Плюш изъят. Бьём чуждый цен хвощ! (ровно 33 буквы)
Эй, жлоб! Где туз? Прячь юных съёмщиц в шкаф. (ровно 33 буквы)
— Любя, съешь щипцы, — вздохнёт мэр, — кайф жгуч. (ровно 33 буквы)
В чащах юга жил был цитрус... — да, но фальшивый экземпляръ! (нет буквы ё)
Южно-эфиопский грач увёл мышь за хобот на съезд ящериц.
Аэрофотосъёмка ландшафта уже выявила земли богачей и процветающих крестьян.
Съешь ещё этих мягких французских булок, да выпей же чаю.
Флегматичная эта верблюдица жуёт у подъезда засыхающий горький шиповник.
Широкая электрификация южных губерний даст мощный толчок подъёму сельского хозяйства.

O: Все варианты шрифтов

Комбинируя 3 возможные гарнитуры, 2 насыщенности и 4 начертания можно получить 24 варианта шрифта. Однако, не все эти комбинации допустимы. Определите, какие комбинации “гарнитура – насыщенность – шрифт” являются допустимыми, а какие — нет. Результат оформите в печатном виде с примерами всех допустимых комбинаций.

P: Части документа и оглавление

Прочитайте параграф 4.8 "Структура документа и оглавление" в Воронцове. Используя тексты с яндекс.рефератов, создайте документ минимум на 6 страниц, в котором будет минимум 3 раздела, минимум 6 подразделов, минимум 9 под-подразделов. На первой странице должно быть оглавление.

Если к документу подключить пакет hyperref, то все ссылки, в том числе оглавление, будут превращены в гиперссылки. В pdf-документе по ним можно будет кликать и переходить в соответсвующее место документа.

Q: Теоремы и леммы

Прочитайте параграф 5.2. "Окружения типа «теорема»" в Львовском и 3.13 "Теоремы" в Воронцове. Используя тексты с яндекс.рефератов из раздела «Математика», создайте псевдоматематеский текст, в котором должна быть большая теорема, несколько определений, минимум два предложения, минимум пять лемм. После каждого предложения и каждой леммы должно идти доказательство. Кроме того, добавьте в доказательства ссылки на другие леммы и предложения так, чтобы получилось как минимум 3 различных ссылки.

Если к документу подключить пакет hyperref, то все ссылки, в том числе оглавление, будут превращены в гиперссылки. В pdf-документе по ним можно будет кликать и переходить в соответсвующее место документа. Подключите пакет hyperref и убедитесь, что это работает.

PS. В математическом тексте не обязательно весь текст расположен в условиях теорем, предложений, лемм, утверждений и их доказательств.

R: Добавление картинок

Прочитайте параграф 5.1 "Вставка изображений"" в Воронцове, а также главу 4 "Вставка рисунка из графического файла" в Сюткине.

Сохраните логотип 179-й школы в папку с вашим TeX-файлом. Используя тексты с яндекс.рефератов.

Cоздайте документ, в котором лого будет вставлен четыре раза:
а) по центру шириной в 5см;
б) справа с масштабом 0.5;
в) так, чтобы текст обтекал картинку, расположенную справа;
г) так, чтобы текст обтекал картинку, расположенную слева.

Для пунктов в) и г) помогут пакеты wrapfig или floatflt.

S: Добавление таблиц

Прочитайте параграф 4.7 "Таблицы" в Воронцове, а также проглядите параграф VI.2 "Таблицы" главы VI "Печать текста с выравниванием" в Львовском.

Создайте документ, в котором будет хотя бы 4 таблицы. Сделайте так, чтобы они были достаточно разными по виду.

При желании можно добавить цветов, а также многостраничную таблицу, которые обычно делают при помощи пакета longtable.

T: Математические рисунки

Крутые математические рисунки можно делать прямо в TeX-файле при помощи пакета TikZ. Вот его полная и краткая документация. Есть также с множеством монструозных и крутых примеров.

Другой вариант создания математических рисунков — программы в духе GeoGebra или draw.io. В первой удобно рисовать всякую геометрию, которую можно экспортировать в TikZ. Во второй досточно удобно делать множество различных рисунков, в том числе с математическими подписями (с формулами). Готовый рисунок нужно экспортировать в pdf и добавлять как картинку в отдельном файле.

Также научные рисунки можно делать в питоновской библиотеке matplotlib, сохранять их в png и тоже добавлять в документ.

Попробуйте нарисовать несколько картинок на ваш вкус и добавить их в документ. В этой задаче необходимо сдать готовый pdf.