# 数学模式 · 行内与行间

> 所有数学公式都得先进入「数学模式」。行内用 $...$，行间用 $$...$$；数学模式里空格被忽略、字母默认斜体、文字要用 \text 包起来。搞清楚这几条，才不会一上来就踩坑。

- 作者：David（道雾轩）
- 专栏：LaTeX 完全上手指南（https://daiw.org/manual/latex.md）
- 最后更新：2026-07-13
- 原文：https://daiw.org/manual/latex/math-modes
- 转载与引用：请注明出处并附原文链接（https://daiw.org/about/copyright）

# 数学模式 · 行内与行间

在 LaTeX 里，普通文字和数学公式是**两个世界**。你不能直接写 `x^2`——得先告诉 LaTeX「接下来这段是数学」，让它切进**数学模式(math mode)**。这一章讲怎么进入数学模式、两种模式的区别，以及数学模式里那几条**和平时写字不一样**的规矩。

## 两种数学模式

数学模式分两种，区别是公式**排在哪、多大**：

- **行内公式(inline)**：嵌在文字行里，和正文一样高。用一对 `$` 包起来。
- **行间公式(display)**：单独占一行、居中、显示得更大更舒展。用一对 `$$` 包起来。

对照着看最清楚。同一个求和，写成行内是 `$\sum_{i=1}^{n} i$`，效果 $\sum_{i=1}^{n} i$，上下标挤在符号右边；写成行间：

```latex
$$ \sum_{i=1}^{n} i $$
```

$$ \sum_{i=1}^{n} i $$

上下限跑到了求和符号的**正上方和正下方**，符号本身也更大。这不是两个命令的区别，而是**同一个命令在两种模式下的不同排法**——行内讲究紧凑不撑高行距，行间讲究清晰舒展。

<Callout type="info">
  **本站（以及大多数 Markdown/MDX 环境）就用 `$...$` 和 `$$...$$` 这两种。** 你可能还会在别处见到这些等价写法，认识即可：

  | 模式 | 常见写法 |
  | --- | --- |
  | 行内 | `$...$`、`\(...\)`、`\begin{math}...\end{math}` |
  | 行间 | `$$...$$`、`\[...\]`、`\begin{equation}...\end{equation}`（带编号） |

  在完整的 LaTeX 文档里，更推荐 `\(...\)` 和 `\[...\]`（它们更「健壮」，出错时报错更清楚）；而 `$` 因为好打，在 Markdown 世界里成了事实标准。`equation` 环境会**自动给公式编号**，写论文常用。
</Callout>

## 数学模式的三条「潜规则」

进了数学模式，有三件事和写普通文字**不一样**，新手十有八九栽在这里：

### ① 空格全被忽略

数学模式里，你敲多少个空格都没用——LaTeX 按**数学逻辑**自动排间距。`a+b` 和 `a  +  b` 渲染完全一样：$a + b$。所以别指望用空格调整公式疏密；真要调，得用专门的间距命令（见 [数学间距](https://daiw.org/manual/latex/spacing)）。

### ② 字母默认是斜体

数学模式里的拉丁字母，默认按「**变量**」处理，渲染成**斜体**：`x`、`y`、`f` 出来是 $x$、$y$、$f$。这是数学排版的惯例——变量斜体，是为了和正文的正体字区分开。所以 `xy` 是「x 乘 y」两个变量($xy$)，不是单词「xy」。

### ③ 想写「文字」得用 \text

正因为上一条，你要在公式里插一段**普通文字**（比如给条件加个说明），不能直接写，否则每个字母都被当成变量连乘。要用 `\text{...}` 把文字包起来：

```latex
$$ f(x) = x^2 \quad \text{当 } x > 0 \text{ 时} $$
```

$$ f(x) = x^2 \quad \text{当 } x > 0 \text{ 时} $$

对比一下，如果不用 `\text`，直接写 `当 x > 0 时`，那几个汉字会被硬塞进数学排版里，间距全乱。**记住：公式里的自然语言，一律 `\text` 包起来。**

<Callout type="warn">
  **别把中文直接裸写进 `$...$`。** 数学模式是给数学符号用的，直接塞中文轻则间距怪异，重则渲染报错。中文说明要么写在公式**外面**（公式归公式、文字归文字），要么用 `\text{中文}` 包进去。这是中文用户写 LaTeX 最高频的坑之一。
</Callout>

## 一个最小完整例子

把上面几条串起来，一段「文字 + 行内公式 + 行间公式」的自然写法是这样的：

```markdown
设 $f(x) = x^2$,它的导数是 $f'(x) = 2x$。于是有:

$$ \int_0^1 f(x)\, \mathrm{d}x = \frac{1}{3} $$
```

渲染出来，行内的 $f(x) = x^2$ 和 $f'(x) = 2x$ 贴着文字走，而那个积分 $\int_0^1 f(x)\, \mathrm{d}x = \frac{1}{3}$ 单独居中成一行。文字用中文正常写、公式用 `$` 包住——**井水不犯河水**，这就是数学写作最舒服的姿势。

## 小结与下一章

数学公式的第一步，是分清「文字世界」和「数学世界」：`$` 进入行内、`$$` 进入行间；进去之后，空格失效、字母斜体、文字要 `\text`。这三条潜规则，是后面一切的地基。

地基之上，最先要盖的一块砖是**上标和下标**——$x^2$、$a_i$、$\sum_{i=1}^n$ 这些，几乎每个公式都离不开它。下一章我们把这个看似简单、实则处处是坑的基本功讲透。👉 [上标与下标：公式的地基](https://daiw.org/manual/latex/superscript-subscript)。

## 参考文献

- [1] Overleaf.「Mathematical expressions.」https://www.overleaf.com/learn/latex/Mathematical_expressions —— 数学模式与公式入门。
- [2] Overleaf.「Learn LaTeX in 30 minutes.」https://www.overleaf.com/learn/latex/Learn_LaTeX_in_30_minutes —— LaTeX 总体入门。
- [3] KaTeX.「Supported Functions / Support Table.」https://katex.org/docs/supported.html —— 本站渲染所依据的命令支持范围。