從零開始的 LaTeX 急速入門

##LaTeX 快問快答

###LaTeX 是什？
LaTeX本身是一個非常非常古老的標記語言，最早因為當時電腦排版的技術不純熟而被發明。作者Knuth一開始就是以數學方程式的排版為目標考量的，開啟對於數學排版的濫觴。LaTeX可以排版出精美的數學式。

###我的電腦是Mac可以用嗎？
LaTeX本身設計的時候就沒有目標平台，無論Windows、Mac都可以使用非常便利。只要上網下載[TeXlive](https://www.tug.org/texlive/)並且完全安裝就沒問題了。[TeXLive(for Windows)](http://mirror.ctan.org/systems/texlive/tlnet/install-tl-windows.exe) 

###一定安裝TeXLive嗎？
恩....我可以跟你說，TeXLive是配置上最不需要智商的，因為你只負責按下一步。相較之下，其他發行版本都需要額外的配置，這些配置的複雜程度可能是你前所未見的，TeXLive本身包含了幾乎所有的功能，我認為這是個比較好的選擇。
如果你本身不排斥網路應用程式，你的文章也不是甚麼商業機密，你可以試試看雲端的TeX工具 [overleaf](https://www.overleaf.com/index_b?utm_expid=71700200-7.jX1xSGOgQzGKvOn08hBHag.1&utm_referrer=https%3A%2F%2Fwww.google.com.tw%2F)。


##LaTeX快速入門
$\LaTeX$ 有三個特殊符號是必須優先被記住的，分別是倒斜線(\\)、大括號({})以及金錢符號(\$)。LaTeX的功能非常簡單，就是除了平常輸入的文字之外，想要額外的輸入文字例如：α，或是數學符號 $\int$ 等等時，因此，在前面增加倒斜線的字(word)，稱為指令，例如：\alpha 、\int 就會在經過「編譯處理」取代成 $\alpha,\int$ 。

這裡建立一個簡單的範本

```latex
\documentclass{article}
\begin{document}
Hello LaTeX! I Love it.\\
It can print mathematical symbol beautifully.
like this:$\alpha \int$
\end{document}
```
我們可以先不要管文件額外的內容，專注於第五行，被金錢符號所包圍的範圍，被稱為數學模式，這部分是用來打數學符號的。在這的區塊裡面我們可以輸入各式各樣的指令(或是轉義詞)，讓他可以替代成新的符號。

接下來，你只要把這個檔案餵給$\LaTeX$就沒有問題了。這部分也許是整篇文章最困難的工作。將上面的文字複製到筆記本當中，並且存成副檔名為*.tex(如new.tex)，的檔案。然後在文件所在的資料夾上方的路徑上輸入cmd，打開命令提示視窗，然後鍵入
`xelatex new.tex`
之後，就會輸出一個new.pdf的文件，那就是成功了。
![ezgif.com-video-to-gif.gif](https://qiita-image-store.s3.amazonaws.com/0/112105/39dde21e-eb2a-4b82-d096-76527b89e817.gif)

##打一個大數學式
一般來說論文裡面有很多比較長的數學式是獨立成行的。你可以使用`\[ \]`來開啟一個獨立成行的數學模式。
範例：

```latex
\documentclass{article}
\begin{document}
longlong fomula
\[ i\hbar\frac{\partial}{\partial t} |\Psi(\vec{r};t)\rangle = \hat{H} |\Psi(\vec{r};t) \rangle \]
\end{document}
```
同樣的將這個代碼拿去編譯，就可以得到一個如下很漂亮的薛丁格方程式。試試看用Word打這個算式，你要在茫茫的按鈕海裡搜尋多久。
$$
i\hbar\frac{\partial}{\partial t} |\Psi(\vec{r};t)\rangle = \hat{H} |\Psi(\vec{r};t) \rangle
$$

這裡我們除了，額外運用了`\partial` `\hbar` `\rangle` `\Psi`這些指令之外，我們運用了最常用的參數指令`\frac`，這個指令必須在後面連續接兩個大括號，前著為分子、後者為分母也就是`\frac{分子}{分母}`。我們也用到了向量指令`\hat` `\vec`者兩條常用指令。同樣後面用大括號框住作為他的參數。如果，你看懂了這個數學式，那恭喜你，$\LaTeX$核心語法已經解釋得差不多了。

我們大概只差兩個常用的數學指令，他們十分簡單他們分別是上標語下標，你可以輸入`\$x_{ik}^{\frac 3 2}\$`來得到$x_{ik}^{\frac 3 2}$。你應該可以立即測試這個範例，然後了解平常`x^2`表示指數的輸入法就來自於這裡。而`_`表示的是下標。

如果你是一個足夠細心的人，你應該注意到了一件奇妙的事情，在上下標得範例當中，我的`\frac`沒有使用大括號。是的在$\LaTeX$當中的大括號並不是一定要存在的，大括號的意思是「打包」他會把一堆的字詞，當成是「一個單字」。所以你也可以偷懶的以`\$x^2\$` `\$a_0\$` 來表示 $x^2$以及$a_0$。


## 快還要更快的懶人指令

最後，我還要介紹一個高級指令，`\newcommand`，這個指令。前面這些短小的指令可能都還挺容易記住的，
但是像我老記不住$\epsilon$(`$\epsilon$`)或是$\varepsilon$(`$\varepsilon$`)，這種又臭又長的指令。怎麼辦呢？前面說過了，$\LaTeX$本身做的是置換關係，你只要在定義一個新的短指令去替換他就行了。而這個定義指令就稱為`\newcommand`
我們試著修改上面的範例：

```latex
\documentclass{article}
\begin{document}
\newcommand{\h}{\hbar}
\newcommand{\ddt}{\frac{\partial}{\partial t}}
longlong fomula
\[ i\h \ddt |\Psi(\vec{r};t)\rangle = \hat{H} |\Psi(\vec{r};t) \rangle \]
\end{document}
```
如果你現在寫的文章裡瘋狂的對時間微分，顯然`\frac{\partial}{\partial t}`實在太冗，我們可以用一個新的符號`\ddt`還取代，我們還取代的`\hbar`以`\h`來表示。

然而，如果這樣你還是無法滿意，因為你無法忍受用`|x\rangle`的方式來輸入braket，沒關係，你可以這樣定義你的指令：

```latex
\newcommand{\ket}[1]{|#1\rangle}
```
方括弧中輸入你希望可以有幾個參數，然後用`#1,#2,#3`分別表示參數與格式的取代關係。
同樣的方程式就可以以這樣的方式輸入：

```latex
\[ i\h \ddt \ket{\Psi(\vec{r};t)} = \hat{H} \ket{\Psi(\vec{r};t)} \]
```

##更進一步
你現在可以做到的，包含了如果用在打出一個數學式，以及如何使用巨集來偷懶。事實上，你還做不到事很多，包含調整文字的位置等等，不過，我想在此打住，上面的數學式輸入，廣泛被運用在許多網站上面，我認為是現代理工人的基本知識，但是運用LaTeX還要學得更多，然而多說無益，我已經盡量的把LaTeX最絢麗的功能展示在你面前，只為了勾起你學習的欲望。你必須去網路上閱讀更多的文章，才可以讓LaTeX成為你寫論文的工具。

最後，提供一個很小很小的範本，可以讓輸入中文，數學式，插入圖片的小小範本

```latex
\documentclass[11pt,A4paper]{article}
\usepackage{xeCJK}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{amsthm}  
\usepackage{graphicx}
\usepackage[margin=1.5cm]{geometry}

\setCJKmainfont{字型名稱}
%請自行替換成可以使用的中文字型

\title{一切都是幻覺啊}
\author{你麼名字是？}
\begin{document}
	\maketitle
	\section{第一章第一節}
	可以輸入中文歐
	\begin{figure}
			\centering
			\includegraphics[width=0.5\textwidth]{7.png}
			%輸入圖片名稱
			\caption{替圖加上的標題}
	\end{figure}
\end{document}
```