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

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

Система компьютерной верстки \(\TeX\) (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 \(\TeX\)’а. В самом деле, в отличие, допустим, от популярного ныне Microsoft Word’а, \(\TeX\) 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 \(\TeX\) 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 \(\TeX\)’е, надо потратить определенное время на его изучение: трудно представить себе книгу под названием «\(\TeX\) for dummies» («\(\TeX\) для болванов»).

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

1) Никакая другая из существующих в настоящее время издательских систем не может сравниться с \(\TeX\)’ом в полиграфическом качестве текстов с математическими формулами.
2) Система \(\TeX\) реализована на всех современных компьютерных платформах, и все эти реализации действительно работают одинаково.
3) Благодаря этому \(\TeX\) стал международным языком для обмена математическими и физическими статьями: набрав свою статью в \(\TeX\)’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 \(\TeX\)’е.
5) Наконец, основные реализации \(\TeX\)’а для всех платформ распространяются бесплатно.

Разумеется, у \(\TeX\)’а есть и недостатки. Главный из них — в том, что с помощью \(\TeX\)’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, \(\TeX\) не предназначен.

Базовые вещи про \(\LaTeX\)

В чём-то работа с \(\TeX\)’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 \(\TeX\)’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 \(\TeX\)’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 \(\TeX\).
Начать следует с главы 1 книги \(\LaTeX\), 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 \(\LaTeX\) Львовского.
Наконец-таки всем нужно проглядеть параграф 3 главы I, и полистать (просто полистать :-)) главу II книги Набор и вёрстка в системе \(\LaTeX\) Львовского.

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

Для тех же, кто решил стать богом \(\TeX\)'отворения, нужно читать \(The\ \TeX book\) 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 \(1+q+q^2+\ldots+q^n\).

B: Корни квадратного уравнения

Выведите и докажите формулу для корней квадратного уравнения.

C: Биномиальный коэффициент

Докажите, что \(C_n^k = C_n^{n-k}\).

D: Диофантово уравнение

Решите в натуральных числах уравнение \(x^2 - y^2 = 27\).

E: Характеристическая функция

Докажите при помощи характеристических функций, что для любых множеств $A$, $B$ и $C$ выполнено тождество $$A\setminus (B \setminus C) = (A \setminus B) \cup (A \cap C)$$

F: Отношение

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

G: Удивительное квадратное уравнение

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

H: Отрицание

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

I: Многочлен

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

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.