MATLAB 中使用 LaTeX 详细教程

一、LaTeX 在 MATLAB 中的作用

MATLAB 支持使用 LaTeX 解释器 来渲染文本对象中的数学公式和特殊符号，适用于：

• 坐标轴标签（xlabel, ylabel, zlabel）
• 图形标题（title）
• 图例（legend）
• 文本注释（text, annotation）
• 颜色条标签（colorbar）

✅ 效果：显示斜体变量、希腊字母、积分、求和、分数等，媲美论文级排版。

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二、启用 LaTeX 解释器

在任何文本命令中，通过设置 'Interpreter' 属性为 'latex' 来启用 LaTeX：

xlabel('$\sin(x)$', 'Interpreter', 'latex')
title('$\int_0^\infty e^{-x^2} dx$', 'Interpreter', 'latex')
legend('$y = \alpha x^2 + \beta$', 'Interpreter', 'latex')
text(0.5, 0.5, '$\sqrt{a^2 + b^2}$', 'Interpreter', 'latex')

📌 注意：

• 文本必须用 单引号 ' ' 包裹，LaTeX 公式用 美元符号 $ $ 包围（行内模式）。
• 使用 $$ $$ 可以实现居中显示的“显示模式”公式（类似独立公式）。

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三、LaTeX 基础语法（MATLAB 支持子集）

MATLAB 使用的是 简化版 LaTeX（基于 TeX），支持大多数常用命令，但不支持 \usepackage 或自定义宏。

1. 数学模式

• 行内公式：$...$
• 显示公式：$$...$$

title('$E = mc^2$', 'Interpreter', 'latex')        % 行内
title('$$E = mc^2$$', 'Interpreter', 'latex')      % 居中大公式

2. 上标与下标

LaTeX	效果	MATLAB 示例
x^2	x²	'$x^2$'
x_{i,j}	xi,j	'$x_{i,j}$'

3. 希腊字母

字母	LaTeX	示例
α	\alpha	'$\alpha$'
β	\beta	'$\beta$'
θ	\theta	'$\theta$'
Δ	\Delta	'$\Delta$'

4. 分数

ylabel('$\frac{a}{b}$', 'Interpreter', 'latex')  % a/b
title('$\frac{\partial f}{\partial x}$')         % 偏导

5. 根号

text(0.5,0.5, '$\sqrt{x^2 + y^2}$', 'Interpreter', 'latex')

6. 求和与积分

title('$\sum_{i=1}^n x_i$', 'Interpreter', 'latex')
title('$\int_a^b f(x) dx$', 'Interpreter', 'latex')

7. 箭头、点、向量

xlabel('$\vec{v} \cdot \dot{x}$', 'Interpreter', 'latex')
ylabel('$\rightarrow$', 'Interpreter', 'latex')

8. 字体样式（有限支持）

text(0.5,0.5, '$\mathbf{bold}$, \mathit{italic}$', 'Interpreter', 'latex')

⚠️ 注意：\mathrm, \mathbf, \mathit 支持，但 \usepackage{amsmath} 等不可用。

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四、完整示例：绘制带 LaTeX 标签的图形

x = linspace(0, 4*pi, 100);
y = exp(-x/(2*pi)) .* sin(x);

figure;
plot(x, y, 'LineWidth', 2);
hold on;
plot(x, exp(-x/(2*pi)), 'r--', 'LineWidth', 1);
plot(x, -exp(-x/(2*pi)), 'r--', 'LineWidth', 1);
hold off;

% 使用 LaTeX 设置标签
xlabel('$\theta$ (rad)', 'Interpreter', 'latex', 'FontSize', 14);
ylabel('$A e^{-\theta / 2\pi} \sin(\theta)$', 'Interpreter', 'latex', 'FontSize', 14);
title('$$\text{Damped Oscillation: } y = A e^{-\theta / 2\pi} \sin(\theta)$$', ...
      'Interpreter', 'latex', 'FontSize', 16);

% 图例
legend('$y$', '$\pm A e^{-\theta / 2\pi}$', 'Interpreter', 'latex', 'Location', 'best');

grid on;
set(gca, 'FontSize', 12, 'TickLabelInterpreter', 'latex');  % 刻度标签也用 LaTeX

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五、高级技巧

1. 设置全局 LaTeX 默认

set(groot, 'DefaultTextInterpreter', 'latex');
set(groot, 'DefaultAxesTickLabelInterpreter', 'latex');

所有后续图形的文本和刻度标签默认使用 LaTeX。

2. 刻度标签使用 LaTeX

xticks(0:pi:4*pi);
xticklabels({'0', '$\pi$', '$2\pi$', '$3\pi$', '$4\pi$'});
xticklabelinterpreter('latex');

3. 避免中文与 LaTeX 冲突

❌ 错误：

xlabel('时间 $t$', 'Interpreter', 'latex');  % 中文不被 LaTeX 支持

✅ 正确做法：使用英文或使用 none 解释器

xlabel('Time $t$ (s)', 'Interpreter', 'latex');  % 推荐

或：

xlabel('时间 t (s)', 'Interpreter', 'none');  % 支持中文，但 t 不是斜体

4. 使用 compose 构造动态 LaTeX 字符串（R2021b+）

alpha = 0.5;
label = compose('$$y = %g e^{-\\alpha x}$$', alpha);
title(label, 'Interpreter', 'latex');

注意：反斜杠需转义为 \\。

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六、常见问题与解决

问题	原因	解决方法
字符串必须具备有效的解释器语法	包含中文或非法 LaTeX	避免中文，检查 $ 匹配
公式显示为红色	LaTeX 语法错误	检查括号、花括号、命令拼写
字体不一致	LaTeX 使用内置字体	使用 exportgraphics 导出 PDF 保持一致性
性能慢	复杂 LaTeX 渲染耗时	简化公式，或使用 'tex' 解释器

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七、导出高质量图像（推荐）

LaTeX 渲染在屏幕和导出时效果最佳使用 矢量格式：

exportgraphics(gcf, 'plot.pdf', 'ContentType', 'vector');
exportgraphics(gcf, 'plot.eps', 'ContentType', 'vector');

避免使用 PNG/JPG，以免公式模糊。

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八、LaTeX vs. Tex 解释器对比

特性	'latex'	'tex'（默认）
支持中文	❌	✅
数学公式	✅ 完整	✅ 基本（\alpha, \bf）
上下标	✅ $x^2$	✅ x^2
分数	✅ \frac{a}{b}	❌
积分/求和	✅ \int, \sum	✅ \int, \sum
字体控制	有限	\bf, \it, \rm

📌 建议：

• 需要复杂公式 → 用 'latex'（避免中文）
• 需要中文 + 简单符号 → 用 'tex'

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九、参考资料

• MATLAB 官方文档：
  https://www.mathworks.com/help/matlab/graphics_formatting.html
• LaTeX 数学符号表：
  https://artofproblemsolving.com/wiki/index.php/LaTeX:Symbols

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✅ 总结

目标	推荐做法
显示数学公式	使用 'Interpreter', 'latex'
包含中文	使用 'Interpreter', 'none' 或 'tex'
专业论文图表	全英文 + LaTeX + PDF 导出
动态公式	使用 compose + \\ 转义

📌 核心原则：LaTeX 模式下不要使用中文字符，否则会报错。