Меня зовут Виталий и я пишу уже который год самую большую книгу по математике для 4– 11 классов, а так же автор поста (рекомендую почитать) о ней. Пишу я ее в LaTeX и считаю, что современный учебник не должен быть черно-белым, а так же должен быть удобен для использования и учеником и учителем. Здесь я собрал базовые фишки, которые я использую (что-то чаще, что-то реже). Надеюсь, вы найдете что-нибудь полезное для себя:)

Постараюсь все подробно описать, но не гарантирую идеального кода. Компиляция в основном с помощью pdflatex, но есть места, где требуется lualatex. Для себя я сделал около 35 стилевых файлов для использования в преамбуле, но тут я написал полный код чтобы в каждом случае можно было запустить "из коробки".

Кстати, в следующем посте будут еще <<круче>> функции.

Основные фишки

Рамки. Возможности tcolorbox

Рамки, теоремы

Пакет tcolorbox — один из самых мощных инструментов для создания
красивых цветных рамок, теорем и выделений в LaTeX.

Что показано в этом примере:

1. Note — примечание с пунктирной синей рамкой

2. theo — нумерованная теорема с голубым фоном

3. frogbox — декоративный бокс с «глазками лягушки»

4. Rule — простая рамка для правил (желтый фон, красная рамка)

5. Proof — выделение красной вертикальной линией слева

Ключевые библиотеки tcolorbox:

• breakable — разрыв боксов между страницами

• skins — расширенные стили (enhanced, overlay)

• theorems — создание окружений теорем

Полный код тут в разделе 00 Рамки

что дает вот такой результат:

Обведение слов в тексте

Команда \mmark создает встроенные (inline) цветные овалы вокруг текста.
Это полезно для:

• Выделения ключевых терминов в учебниках

• Цветовой маркировки категорий

• Визуального разделения понятий

• Создания интерактивных материалов

Полный код тут в разделе 00 Рамки

Что дает

Демонстрация пакета boxes.sty

Три уровня детализации решения с визуальным различием:

1. solutionTeacher (зелёный) — подробное решение с объяснением каждого шага

2. solutionStudent (жёлтый) — краткое решение без лишних деталей

3. solutionMaster (оранжевый) — виртуозное, минимальное решение

Особенности дизайна:

• Декоративные уголки — рисуются через overlay с помощью TikZ

• Полупрозрачный фон — opacityback=0.6 (60% непрозрачности)

• Маленькая бирка — прикреплена сверху по центру (attach boxed title)

• Поддержка разрыва — breakable для длинных решений на несколько страниц

Ключевые опции tcolorbox:

Полный код тут в разделе 00 Рамки

Что дает

Математика

Выделение цветом любых объектов. Пакет colors.sty

Две группы команд для удобного окрашивания:

Математический режим (заглавные команды)

Текстовый режим (строчные команды с "c")

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Выделение цветными прямоугольниками

Команда \BOX создаёт цветной прямоугольник с заливкой и рамкой
вокруг текста или формулы.

Синтаксис:

\BOX{содержимое}           % красный по умолчанию
\BOX[blue]{содержимое}     % синий
\BOX[green]{содержимое}    % зелёный

Команда использует \tikzmarknode — создаёт TikZ-узел прямо в тексте:

• draw — цвет рамки (затемнённый: цвет!30!black)

• fill — цвет заливки (30% насыщенности: цвет!30)

• inner sep — отступ внутри рамки

• rounded corners — скругление углов

Полный код тут в разделе 01 Математика

Получается:

Опять выделение прямоугольниками с тенью, но другими

Библиотека shadows.blur из TikZ позволяет создавать красивые
прямоугольники с градиентной тенью для выделения формул.

Синтаксис:

\begin{tikzpicture}
    \fill[gray!20, blur shadow={shadow blur steps=10}] 
        (0,0) rectangle (5,1.2);
    \node at (2.5,0.6) {$формула$};
\end{tikzpicture}

Параметры blur shadow:

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Автоматические цветные скобки

Система команд для окрашивания скобок с автоматическим выбором цвета
по уровню вложенности.

Основные команды:

4 цветовые палитры:
0. Стандартная: зелёный → синий → оранжевый → пурпурный

1. Красная: red → tomato → orangered → darkred

2. Фиолетовая: purple → magenta → violet → darkviolet

3. Коричневая: brown → saddlebrown → chocolate → maroon

Пример:

\[ \L( a + \L( b + \L( c \R) \R) \R) \]

Каждый уровень вложенности автоматически получает свой цвет.

Принцип работы:

• Счётчик BracketLevel отслеживает уровень вложенности

• \L увеличивает счётчик, \R уменьшает

• Цвет выбирается из массива по значению счётчика

• \SW циклически переключает палитру ВАЖНО

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Подписи сверху к уравнениям

Два способа добавить пояснения к частям формулы:

1. Пакет annotate-equations

\begin{equation*}
    \eqnmarkbox[red]{term1}{x^2} + \eqnmarkbox[blue]{term2}{2x} = 0
\end{equation*}
\annotatetwo[yshift=1em]{above}{term1}{term2}{Пояснение}

Важно: требуется 2 компиляции!

Команды:

• \eqnmarkbox[цвет]{метка}{формула} — отмечает элемент

• \annotate[опции]{позиция}{метка}{текст} — одна аннотация

• \annotatetwo[опции]{позиция}{метка1}{метка2}{текст} — объединяющая

2. TikZ-диаграммы

Для сложных схем используйте TikZ напрямую:

• \node — создание блоков

• \path или \draw — стрелки между блоками

• Стили задаются в начале tikzpicture

Полезные стили:

• right=of node — размещение справа от узла

• above=of node — размещение сверху

• -> — стрелка

• >=latex — тип наконечника

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Подписи справа к уравнениям при переходе на следующую строку

Пакет witharrows добавляет стрелки с пояснениями справа от формул,
объясняя переходы между строками.

Синтаксис:

\begin{DispWithArrows}[format=ll]
    левая часть &= правая часть
        \Arrow{пояснение} \\
    &= следующий шаг
        \Arrow{пояснение} \\
    &= результат
\end{DispWithArrows}

Опции окружения:

Команда \Arrow:

• \Arrow{текст} — стрелка с пояснением

• \Arrow*{текст} — только текст без стрелки

• \Arrow[yshift=1em]{текст} — со сдвигом

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Совокупности и системы (не доработано, потом когда-нибудь доделаю)

Удобное написание в .tex файле систем и совокупностей

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Математика внутри section чтобы не было проблем в оглавлении и закладках

Возможно вы сталкивались с проблемой что нельзя добавлять математику в секции и пр разделы, тк есть конфликты с закладками. Вот решение проблемы:

\subsection{Математика в section и оглавлении. The values of \texorpdfstring{$\beta$}{тот текст который будет отображаться в закладках}  for which \texorpdfstring{$\omega_i \mid {\omega}\mid^{-\beta}$}{тот текст который будет отображаться в закладках} is defined at the origin}

Что дает

Команды-сокращения

Список команд:

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Дроби и обводка

Полный код тут в разделе 01 Математика

Что дает

Tikz-рисунки

3D функции

Пакет pgfplots строит трёхмерные графики функций z = f(x,y).

Базовый синтаксис:

\begin{tikzpicture}
\begin{axis}[3d box, xlabel=$x$, ylabel=$y$, zlabel=$z$, colormap/viridis]
    \addplot3[surf, domain=-2:2, samples=45] {x^2 + y^2};
\end{axis}
\end{tikzpicture}

Ключевые параметры:

Популярные цветовые карты:

• viridis — научный стандарт

• jet — радуга (классика)

• hot — тепловая карта

• cool — холодные тона

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

3D-рисунки

3D рисунки с tikz-3dplot

Пакет tikz-3dplot позволяет рисовать в трёхмерном пространстве,
задавая углы обзора.

Базовый синтаксис:

\tdplotsetmaincoords{60}{110}  % углы θ и φ

\begin{tikzpicture}[tdplot_main_coords]
    \draw (0,0,0) -- (2,0,0);      % линия в 3D
    \draw[->] (0,0,0) -- (0,0,3);  % ось Z
\end{tikzpicture}

Углы обзора:

• θ (первый) — наклон от вертикали (0°=сверху, 90°=сбоку)

• φ (второй) — поворот вокруг Z

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Площадь между графиков

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Человечки всех видов

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Анимированный график/пошаговое переключение рисунков

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Примеры рисунков и графиков. Посложнее

Всякие рисунки

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Диаграммы Эйлера-Венна

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Отрезки

Всякие разные рисунки

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Рисунки посложнее

Полный код тут в разделе 02 Tikz

Что дает

Ссылки, всплывающие подсказки, скрытые подсказки

Гиперссылки внутри текста

Полный код тут в разделе 03 Ссылки

Что дает

QR-код

Полный код тут в разделе 03 Ссылки

Что дает

Подсказки, всплывающий текст при наведении

Полный код тут в разделе 03 Ссылки

Что дает

По мне так иконки не очень. См следующий раздел

Иконки с подсказками

Гораздо лучше чем в прошлом случае

Полный код тут в разделе 03 Ссылки

Что дает

Прикрепленные файлы. ТОПовая технология! очень удобно!

Я считаю что это одно из лучших решений для использования в современных учебниках. Например можно прикреплять большие качественные pdf рисунки геометрических задач или mp3 пояснения оставлять прямо в книге!

Обращаю внимание на несколько очень важных пунктов

• Работает только с adobe acrobate reader

• Чтобы открыть файл надо дважды кликнуть на иконку внутри основного pdf

• Чтобы скомпилировать без ошибок как у меня у вас должен лежать в этой же папке где и .tex файл modal.pdf (вообще любой pdf, просто у меня называется именно так и в коде указан именно он) и в папке audio должен лежать файл Recording0001.wav. Очевидно, вы можете создать свой и расположить его где угодно, у меня прописано audio/Recording0001.wav.

p.s. Почему то моя нарисованная иконка pdf выглядит криво при компиляции pdflatex но нормально с lualatex

Скрытые подсказки. Тоже ТОПовое решение

Полный код тут в разделе 03 Ссылки

Что дает

Очевидно, работает только с adobe acrobat

Устал писать статью, это только половина от того, что я тут хотел описать
Продолжу завтра:)
p.s. ссылка на мой тг канал где я выкладываю кусочки книги по математике
p.s.2 обновил статью, убрал весь код на гугл диск. слишком огромная статья была. многие жаловались
p.s.3 случайно отклонил комментарий от человека о полезности пакета todolist. действительно, можно вывести целый список с напоминалками о том, что надо доработать что-то в конкретных местах. К сожалению, второй комментарий не прочитал(