Wissenschaftliches Arbeiten mit LAT X E Berndt Farwer (Hrsg.) Preprint, 25. August 2005 Fachbereich Informatik Universität Hamburg Vorwort Im wissenschaftlichen Betrieb sind schriftliche Darstellungen eines der wichtigsten Kom- munikationsmittel überhaupt. Hierbei muss eine Vielzahl von Faktoren berücksichtigt werden. Zum Beispiel ist es in den Naturwissenschaften häufig erforderlich, mathema- tische Formeln in den Text zu integrieren. Hierzu sind spezielle Hilfsmittel erforderlich. In allen Bereichen des wissenschaftlichen Publizierens sind Diagramme zur Veranschau- lichung zu erstellen und einzubinden. In den Musikwissenschaften werden Auszüge aus Partituren verwendet, so dass Notensatz erforderlich ist. Für den potentiellen Autoren stellt sich somit die schwierige Frage nach einem oder mehreren Hilfsmitteln bei der Erstellung von Seminararbeiten, Diplomarbeiten, Konferenzbeiträgen, o.ä. Trotz(odergeradewegen)derimmergrößerwerdendenKomplexitätvonherkömmlichen (WYSIWIG-)Textsystemen,erfreutsichimwissenschftlichenPublizierenTEXundLATEX immergrößererBeliebtheit.DieseTextsatzsystememachendenAutorengleichzeitigzum Setzer, ohne jedoch eine Ausbildung im Layout oder Textsatz zu erfordern. Die strengen –inDokumentenklassenundStilvorlagen–vorgegebenenlayouterischenRichtliniensind meist vorgegeben, so daß der Autor sich um die Gestalt des Textes wenig zu kümmern braucht. Vielmehr kann er sich voll und ganz dem Inhalt widmen und das Layout dem Textsatzsystem überlassen. Nicht zuletzt aus wirtschaflichen Gründen findet TEX bzw. LATEX auch im Verlagswesen immer mehr Anhänger. Wie bei jeder komplexen Software, ist aber auch beim Einsatz vonTEXmiteinigenKlippenundFallgrubenzurechnen.Indenhierzusammengestellten ArtikelnwerdeneinigedieserSchwierigkeitenaufgegriffenundpraxisorientierteLösungen angeboten. Diese Sammlung von Beiträgen entstand im Sommersemester 2005 im Rahmen eines Proseminars am Fachbereich Informatik der Universität Hamburg. Ein Hauptaugen- iii Vorwort merk des Proseminars, nämlich das Abhalten eines Vortrages, kann naturgmäß in dieser schriftlichen Form nicht widergegeben werden. Die Beiträge erheben ferner nicht den Anspruch auf Vollständigkeit und es kann keine Gewähr für die Korrektheit der Darstel- lungen übernommen werden. In den meisten Fällen sind die Quellen sowie Hinweise auf weiterführende Literatur angegeben. Ich habe mich bei der Zusammenstellung der Beiträge bemüht, einige gewisse „Verein- heitlichungderStile“zuerzielen.DiesistinderbegrentztenmirzurVerfügungstehenden Zeit sicherlich nur in geringem Maße gelungen. Hamburg im Juni 2005 Berndt Farwer iv Inhaltsverzeichnis Vorwort iii 1 Logische Struktur von Texten 1 1.1 Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1.2 Struktur eines Dokumentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1.3 LATEX - Befehle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.4 Anpassen der Vorlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.5 Makros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 1.6 Vergleich LATEX - Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2 Präsentationen mit LATEX 13 2.1 Allgemeines zu Präsentationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2.1.2 Wichtige Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.3 Medien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2.1.4 Vorüberlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1.5 Präsentationsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2.1.6 Verkehrsregeln für Folien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.1.7 Vortragen der Präsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.8 Bei Fragen danach . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 2.1.9 Schlusswort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2 Präsentationen mit LATEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.1 Die beamer-Dokumentenklasse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.2.2 WeitereMöglichkeitenderErstellungvonPräsentationnenmitLATEX 27 3 Grafiken in Texten 31 3.1 Einführung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 v Inhaltsverzeichnis 3.1.1 Verschiedene Typen von Grafiken . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 3.1.2 Anforderungen an die Textsatz-Software . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2 Grafiken in LATEX einbinden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 3.2.1 Technischer Hintergrund . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 3.2.2 Einbinden einer Grafikdatei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 3.2.3 Grafiken von Text umfließen lassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.3 Grafiken mit LATEX erstellen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.3.1 Die picture-Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.3.2 PSTricks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 3.3.3 XY-pic . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 3.3.4 Ein Ausblick: Zwei weitere Pakete . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 4 Index und Bibliographie 51 4.1 Bibliographieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.2 Bibliographie - Definition, Aufgaben und Schwierigkeiten . . . . . . . . . 51 4.2.1 Einführung und Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 4.2.2 Zweck des Bibliographierens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.2.3 Interdisziplinäre Unterschiede . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52 4.3 Technische Umsetzung mit LATEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.3.1 Literaturangaben aufnehmen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53 4.3.2 thebibliography und cite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 4.4 BibTEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55 4.4.1 Begrenzungen der thebibliography-Umgebung . . . . . . . . . . 56 4.4.2 BibTEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 4.4.3 Datenbankdateien (*.bib) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58 4.4.4 Style-Dateien (*.bst) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 4.4.5 Erweiterungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 4.5 JabRef – Ein BibTEX-Editor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68 4.6 Indexerstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.6.1 Das Stichwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.6.2 Das Paket makeidx . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 4.6.3 Das Glossar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 vi Inhaltsverzeichnis 5 Was kann bei der Erstellung von Dokumenten mit LATEX helfen 77 5.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 5.2 Unix-Philosophen oder „Small is beautiful“ . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 5.3 Emacs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 5.3.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 5.3.2 Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 5.3.3 Konfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 5.4 Emacs und Auctex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.4.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.4.2 Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82 5.5 Emacs und Preview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.5.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.6 Eclipse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 5.6.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 5.6.2 Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84 5.6.3 Konfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.7 Eclipse und TEXlipse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.7.1 Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.7.2 Bedienung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 5.7.3 Konfiguration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5.7.4 TEXlipse und Aspell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5.8 Eclipse und CVS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 5.9 Spezielles mit LATEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 5.10 Weiterführende Informationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 6 Mathematische Formeln 89 6.1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 6.2 Das amsmath-Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 6.2.1 Mathematische Umgebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 6.2.2 Inline-Umgebungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 6.2.3 Abgesetze Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 6.2.4 Formelnummerierung anpassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 6.2.5 Verweise auf Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 6.3 Komplexe Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 vii Inhaltsverzeichnis 6.3.1 Setzen von Formeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 6.3.2 Mathematische Konstrukte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 6.3.3 Griechische Buchstaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 6.3.4 Klammern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 6.3.5 Punkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 6.3.6 Schriftarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 6.3.7 Funktionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 6.3.8 Notationen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 6.3.9 Vektoren und Matrizen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99 6.3.10 Abstände . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 6.3.11 Displaystyle-Befehl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 6.4 Theoreme, Definitionen und Beweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 6.4.1 Theoremumgebungen definieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 6.4.2 Theoremumgebungen verwenden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 6.4.3 Anpassen der Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 6.5 Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 6.6 Graphen zeichnen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 6.6.1 Einige wichtige Befehle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 7 Collaborative Writing 107 8 Internet und neue Medien 109 8.1 Ein internetfähiges Dokument . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.2 CSS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 8.3 von latex zu Html . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 8.3.1 latex2html . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 8.3.2 tex4ht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 8.3.3 Latex2html vs tex4ht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 8.4 Hyperrefpackage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 8.4.1 Hyperlinksdarstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114 8.4.2 Benutzermakros für Hyperlinks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115 8.4.3 Formularumgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 8.4.4 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 viii Inhaltsverzeichnis 9 Erweiterte Dokumentklassen und Packages 119 9.1 Das Key-Value Interface for Optionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 9.2 KOMA-Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 9.2.1 Die Motivation von KOMA-Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 9.2.2 Ein Abriss der KOMA-Script Geschichte . . . . . . . . . . . . . . . 120 9.2.3 Die Briefklasse von KOMA-Script . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 9.3 Das Paket “Listings” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 9.3.1 Listings, ein Pretty-Printer für Sourcecode. . . . . . . . . . . . . . 124 9.3.2 Grundsätze der Benutzung von Listings . . . . . . . . . . . . . . . 124 9.3.3 Escaping von nicht verbatim darzustellenden Eingaben . . . . . . . 125 9.3.4 Einlesen externer Dateien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 9.3.5 Zwei kurze Beispiele zu Listings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 9.4 Das “Fancyvrb” Paket . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 9.4.1 Aufgaben für Fancyvrb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 9.4.2 Einbinden von Fancyvrb und Grundsätzliches . . . . . . . . . . . . 127 9.4.3 Abschneiden des Zeilenanfangs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127 9.4.4 Weitere Möglichkeiten der Darstellung . . . . . . . . . . . . . . . . 128 9.4.5 Zwei Möglichkeiten indirekt Text einzugeben . . . . . . . . . . . . 128 9.5 Abkürzungen mit “acronym” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 9.6 Erstellen von eigenen Dokumentklassen und Packages . . . . . . . . . . . 131 9.6.1 Klasse oder Package? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 9.6.2 Integrieren einer LATEX-Erweiterung . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 9.6.3 Aufbau von Klassen und Packages . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 9.6.4 Beispiel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 9.6.5 Verfügbare Befehle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 10 Wie geht man ein wissenschaftliches Projekt an? 137 10.1 Wissenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 10.1.1 Definiton . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 10.1.2 Teilgebeite der Wissenschaft. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 10.1.3 Drei Wissenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 10.2 Projekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139 10.2.1 Projektdidaktik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 10.2.2 Was ist ein Projekt? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141 ix Inhaltsverzeichnis 10.2.3 Geniale Projekte, Schritt für Schritt entwickeln . . . . . . . . . . . 146 10.3 Wissenschaftliche Projekte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 10.4 LATEX vs. Word . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 10.4.1 Word: pro und contra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 10.4.2 LATEX: pro und contra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 10.4.3 Fazit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149 11 Mehrsprachige Texte in LATEX 151 11.1 Das Babel-Package . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 11.1.1 Motivation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 11.1.2 Was Babel bietet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 11.1.3 Anwendung von Babel im Dokument . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 11.2 Typographische Eigenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 11.2.1 Absätze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 11.2.2 Frenchspacing . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 11.2.3 Anführungszeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 157 11.3 Unicode . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 11.3.1 Zeichensatzprobleme bei Mehrsprachigkeit . . . . . . . . . . . . . . 159 11.3.2 Vereinheitlichung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 11.3.3 Mehr als ein Zeichensatz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 11.3.4 Repräsentation von Unicode-Zeichen . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 11.3.5 Zur Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 11.3.6 Anwendung in LATEX . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160 11.4 Ostasiatische Sprachen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161 11.4.1 Die CJK Umgebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 11.4.2 Koreanisch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 11.4.3 Japanisch mit Furigana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 162 11.4.4 Japanisch in vertikaler Schreibweise . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 12 Fonts in LATEX 165 12.1 Formatieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165 12.1.1 Schriftgröße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 12.1.2 Fortgeschrittenes Formatieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 12.2 Schriftarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 x