Wie kann man die LaTeX-Umgebung align über mehrere Seiten verwenden?

1. Grund für die Seitenumbruch-Problematik bei align
2. Möglichkeiten zum Verwenden von align über mehrere Seiten hinweg
3. Die Umgebung align ersetzen durch align-ähnliche Umgebungen mit Seitenumbruch
4. Empfohlene Lösung: Das Paket amsmath mit multline oder
5. Alternativ: Die Verwendung des Pakets breqn
6. Zusammenfassung

In LaTeX ist die align-Umgebung aus dem amsmath-Paket eine der beliebtesten Methoden, um Gleichungen übersichtlich und sauber auszurichten. Allerdings ist die align-Umgebung standardmäßig nicht dafür ausgelegt, längere Gleichungen oder mehrere Zeilen über mehrere Seiten zu erstrecken. Dieses Verhalten führt dazu, dass bei sehr langen Gleichungsblöcken ein Seitenumbruch innerhalb der align-Umgebung verweigert wird, was das Layout beeinträchtigt und Fehler verursachen kann.

Grund für die Seitenumbruch-Problematik bei align

Die align-Umgebung ist eine sogenannte "Anzeige-Gleichungsumgebung", die intern wie eine Box behandelt wird. Das bedeutet, LaTeX versucht, die gesamte align-Umgebung als eine Einheit zu setzen, was Seitenumbrüche innerhalb der Umgebung verhindert. Wenn also zu viele Zeilen in einer align-Umgebung stehen, passt alles nicht mehr auf die Seite und LaTeX produziert eine Fehlermeldung oder verschiebt die Umgebung komplett auf die nächste Seite, wodurch viel Leerraum entstehen kann.

Möglichkeiten zum Verwenden von align über mehrere Seiten hinweg

Um den Seitenumbruch bei längeren Gleichungsblöcken zu ermöglichen, gibt es mehrere Ansätze und Alternativen zum reinen align:

Eine sehr gebräuchliche Lösung ist die Verwendung des Pakets amsmath in Kombination mit der Umgebung align innerhalb einer weiteren Umgebung, die Seitenumbrüche zulässt, oder der Wechsel zu alternativen Umgebungen wie alignat ist meistens nicht ausreichend, da auch diese keine Seitenumbrüche erlauben.

Eine deutlich wirkungsvollere Methode besteht darin, auf die Umgebung align zu verzichten und stattdessen die Umgebung align-ähnlicher Umgebungen aus anderen Paketen zu benutzen, die Seitenumbrüche zulassen. Ein bekanntes Beispiel ist die Umgebung align-ähnliche Umgebungen im Paket breqn, allerdings wird dieses Paket nicht immer problemlos empfohlen.

Die Umgebung align ersetzen durch align-ähnliche Umgebungen mit Seitenumbruch

Am häufigsten verwendet wird zur Lösung die Umgebung align durch die Umgebung align aus dem Paket amsmath mit dem Zusatz split oder die Umgebung align-ähnliche Umgebungen aus mathtools, jedoch besitzen diese weiterhin meistens Einschränkungen bezüglich Seitenumbrüchen.

Die verlässlichste und am meisten empfohlene Lösung für wirklich lange mehrzeilige Gleichungen, die Seitenumbrüche erfordern, ist die Verwendung der Umgebung align-ähnlicher Umgebungen aus dem Paket longtable oder besser noch das Paket empheq in Kombination mit speziellen Umgebungen wie multline oder innerhalb einer Umgebung, die explizit Seitenumbrüche zulässt.

Empfohlene Lösung: Das Paket amsmath mit multline oder

Das Paket amsmath bietet auch die Umgebung multline, die speziell für mehrzeilige Gleichungen gedacht ist, bei denen kein Alignieren an bestimmten Stellen erforderlich ist. Im Unterschied zu align erlaubt multline Seitenumbrüche zwischen den Zeilen.

Wenn auf exaktes Ausrichten setzen, kann man auch die Umgebung gather verwenden, die ebenfalls Seitenumbrüche zulässt, aber keinen Spalten-Ausrichtungspunkt bietet. Diese Umgebungen sind flexibler bezüglich Seitenumbrüchen als align, bieten jedoch weniger Kontrolle bei der Ausrichtung.

Alternativ: Die Verwendung des Pakets breqn

Das breqn-Paket ist speziell darauf ausgelegt, das Umwandeln langer Gleichungen in mehrere Zeilen mit automatischem Seitenumbruch zu ermöglichen. Es verwendet die Umgebung dmath, die ähnlich zu align arbeitet, aber das Setzen von Gleichungen über mehrere Seiten erlaubt.

Zwar ist breqn mächtig, jedoch kann die Verwendung gelegentlich zu Konflikten mit anderen Paketen oder zu unerwartetem Verhalten bei komplexen Formeln führen. Deshalb sollte man es gezielt und mit Testen nutzen.

Zusammenfassung

Die klassische align-Umgebung erlaubt keine Seitenumbrüche und sollte daher bei sehr langen oder mehrseitigen Gleichungen gemieden werden. Stattdessen eignen sich Umgebungen wie multline oder gather aus dem amsmath-Paket besser, wenn Seitenumbrüche notwendig sind und das exakte Ausrichten an Spaltenpunkten weniger wichtig ist.

Für komplexere und vollständig automatische Umbrüche bieten Pakete wie breqn geeignete Werkzeuge, wobei hier ein höherer Testaufwand notwendig ist. Außerdem kann man durch Aufteilung von Gleichungen in mehrere einzelne align-Umgebungen mit Absätzen dazwischen einen manuellen Seitenumbruch erreichen, was allerdings weniger elegant ist.