罗列多个公式

在公式环境中换行命令\\是无效的，可以：

使用gather（gather*）环境。
（1）区别仅为可以使用\\进行换行（gather环境表示编号，gather*则不编号）
注意：gather（gather环境得到的公式是每行居中的）
（2）可以在\\前使用命令\notag，表示阻止指定的行不编号

\begin{gather}
\varphi :f(x)=x^2 \notag \\
\varphi \colon f(x)=x^2
\end{gather}

使用align环境
此环境下公式可按等号或其他关系符对齐（在关系符前加&表示对齐。）

\begin{align}
&\varphi :f(x)=x^2 \notag \\
&\varphi \colon f(x)=x^2+1
\end{align}

注意：一种特殊情况

\begin{align}
& x^2 +1\notag\\={}&5^2+1    %注意{}的使用
\end{align}

-使用flalign环境
与align环境类似。可将公式分为2列，分别向左向右对齐，公式中间的间距可以无限延伸

\begin{flalign}
& f(x)=2t+1 & &f(2)=5\\
& g(x)=t & &g(2)=2
\end{flalign}

-使用alignat环境：
与flalign环境相反，每列之间不产生间距，但可手动增加间距。如间距为\quad的距离（1em）

\begin{alignat}{2}    %2表示列数为2列
&f(x)=2t+1 &\quad &f(2)=5\\
& g(x)=t &\quad  &g(2)=2
\end{alignat}

需要在公式中间插入一行文字又不打破公式的对齐时可以使用\intertex或、\shortintertextt命令（行间距更紧凑一些）

\begin{align}
&f(x)=2t+1
\intertext{将$x=2带入得$}
&f(2)=5
\end{align}
\begin{align}
&f(x)=2t+1
\shortintertext{将$x=2带入得$}
&f(2)=5
\end{align}

罗列多个公式时，经常使用subequations环境，此环境内的多个公式被视为一个公式，使用相同的主编号

\begin{subequations}\begin{align}&f(x)=a_{11}x_1+a_{12}x+_2+a_{13}x_3=b_1\\&f(x)=a_{21}x_1+a_{22}x+_2+a_{23}x_3=b_2\\&f(x)=a_{31}x_1+a_{32}x+_2+a_{33}x_3=b_3\end{align}
\end{subequations}

拆分1个长公式

-使用multline环境。
使用\\换行，各行对齐方式：第一行左对齐，最后一行右对齐，中间行居中对齐

\begin{multline}
\qquad\qquad f(x)=1+2+3+6+1+8\\+5+9+16+4+3\\+1+2+4+8+9\\+1+5+9\qquad \qquad
\end{multline}

注意：multline环境首尾两行和版心边界的间距由长度变量\multlinegap{2em}和\multlinetaggap{5em}控制
同时也可以使用\shoveleft 和 \shoveright命令指定中间的行左对齐或右对齐

\setlength{\multlinegap}{8em}
\setlength{\multlinetaggap}{10em}
\begin{multline}
1+2+3+6+1+8\\\shoveleft{+5+9+16+4+3}\\\shoveright{+1+2+4+8+9}\\+1+5+9
\end{multline}

使用split环境用在equation、gather等数环境中，可把单个公式拆分为多行，且支持align的对齐方式

\begin{equation}
\begin{split}
\cos 2x &= \cos^2x -\sin^2x\\&=2\cos^2x-1\\&=1-2\sin^2x
\end{split}
\end{equation}

将公式组合1个公式

gathered环境
把几行公式居中排列，组合为一个整体。
lgathered和rgathered环境
作用于lgather,rgather相同
aligned、alignedat环境
使用方法同align,alignat
multlined环境
可把拆行的长公式作为一个块使用

注意：
cases环境（mathtools宏包下）
将几个公式前面用花括号“{”括起来
mathtools宏包还提供了dcases环境，保证每行公式显式的格式大小相同。

\begin{equation}
f(x)=\begin{cases}
\cos 2x ,& \text{if}\quad x\in(0,\infty)\\
\sin2x ,& \text{if}\quad x\in(-\infty,0)
\end{cases}
\end{equation}

numcases环境（在cases宏包中）
在每行公式后面增加编号
\begin{numcases}{左边的子公式}
子公式1 & 条件1 \
子公式2 & 条件2 \
…
\end{numcases}

%这里是导言区
\usepackage{cases}
%这里是正文
\begin{numcases}{f(x)=}\cos 2x & if $ x\in(0,\infty)$\\\sin2x & if $ x\in(-\infty,0) $
\end{numcases}

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