Ausgangslage

Ein einheitliches Format ist besonders wichtig, um Missverständnisse zu vermeiden und die Nachvollziehbarkeit von Berechnungen und Experimenten sicherzustellen.

Moderne Software-Tools und mathematische Editoren unterstützen dabei, Formeln und Gleichungen in professioneller Qualität zu erstellen und zu präsentieren.

Einen Anhaltspunkt zur sinnvollen Formatierung von Formelzeichen liefert die Norm DIN EN ISO 80000-1. Dieser Artikel orientiert sich daher an dieser Norm.

Eine Größe angeben

Eine Größe wird als Produkt aus Zahlenwert und Einheit angegeben und besitzt immer ein möglichst eindeutiges Zeichen.

Beispielsweise kann das Volumen gemäß Gleichung 1 angegeben werden:

Hierbei ist V das Zeichen für die Größe „Volumen“, cm³ ist die Einheit des Volumens und 3,254 ist der Zahlenwert des Volumens.

Zwischen Zahlenwert und Einheit ist ein Leerzeichen zu setzen.

Allgemein kann eine beliebige Größe Q als das Produkt des Zahlenwerts der Größe {Q} und der Einheit der Größe [Q] ausgedrückt werden.

Wird lediglich der Zahlenwert einer Größe benötigt – um diesen beispielsweise in einem Diagramm oder in einer Spaltenüberschrift einer Tabelle anzugeben – so ist die Größe durch die Einheit der Größe zu teilen, wie Gleichung 2 verdeutlicht:

Sogenannte dimensionslose Größen besitzen die Dimension Zahl mit Einheit [Q] = 1.

Verwendung von Größen in mathematischen Funktionen

Mathematische Funktionen sind nur für Zahlenwerte bzw. für Größen der Dimension Zahl definiert. Daher ist die Verwendung einer Größe mit abweichender Dimension als Argument einer mathematischen Funktion nicht sinnvoll.

Dimensionsbehaftete Größen müssen daher zunächst entdimensionalisiert werden.

Dies kann durch die Angabe der Einheit oder die Verwendung einer Standardgröße erfolgen.

Beispiele für eine sinnvolle Verwendung von Größen in mathematischen Funktionen sind in Gleichung 3 gezeigt:

Formelzeichen für Größen

In der Regel bestehen Formelzeichen aus Buchstaben des lateinischen, griechischen oder gelegentlich auch des hebräischen Alphabets.

Formelzeichen werden stets in kursiver Schrift gesetzt.

Wenn Formelzeichen Indizes besitzen, richtet sich die Formatierung der Indizes nach deren jeweiligen Bedeutungen.

• Ein Index, der eine andere Größe oder Variable repräsentiert, wird analog dem Formelzeichen kursiv gesetzt.
• Ein Index, der ein Wort, eine Abkürzung für ein Wort oder eine feste Zahl repräsentiert, wird in normaler Schrift gesetzt.

Gleichung 4 und 5 verdeutlichen dies für kursiv bzw. geradestehend zu setzende Indizes:

Angabe von Einheitenzeichen

Einheitenzeichen werden stets durch unveränderte, senkrechtstehende Buchstaben repräsentiert.

Hierbei ist zu beachten, dass für Einheitenzeichen Kleinbuchstaben zu verwenden sind (s, mol, m etc.).

Eine Ausnahme hiervon sind lediglich Einheitenzeichen, die sich auf Personennamen zurückführen lassen (V basierend auf Alessandro Volta, N basierend auf Isaac Newton, °C basierend auf Anders Celsius etc.).

Ergänzungen oder Zusätze zu Einheitenzeichen sind nicht zulässig.

Eine zulässige Angabe für den Massenanteil einer Komponente A ist beispielsweise: w_A = 23,15 %

Wohingegen Angaben, wie: 23,15 wt. %; 23,15 m% oder 23,15 %(m/m) nicht zulässig sind.

Bei zusammengesetzten Einheitenzeichen handelt es sich um eine multiplikative Verknüpfung einzelner Einheitenzeichen, die durch ein Leerzeichen zu trennen sind.

Reziproke Einheiten werden durch die Angabe der Potenz multiplikativ verknüpft, z. B.: m s^-1 oder J mol^-1, K^-1.

Angabe von chemischen Elementen und Verbindungen

Symbole von chemischen Elementen sind in normaler, senkrechter Schrift zu setzen.

Setzen von Formelzeichen und Formeln in Word

Formeln und Formelzeichen können in Word über den Formeleditor eingefügt werden: Registerkarte – Einfügen, Gruppe – Symbole, Befehl – Formel.

Achte bei gleichzeitiger Verwendung einer Formel und einer Formelnummerierung in einer Zeile darauf, dass die Formel von Word nicht als Text interpretiert wird.

Eine Interpretation als Text hat zur Folge, dass insbesondere bei Brüchen die Schriftgröße angepasst wird, wie es in Gleichung 6 zu sehen ist:

Diese automatische Anpassung der Schriftgröße vermeidest du, indem du die Formel in eine Tabelle einfügst. Hierbei müssen sich die Formel und die Nummerierung in unterschiedlichen Zellen befinden, wie in Gleichung 7 zu erkennen:

Die Rahmenlinien der Tabelle sind hierbei auszublenden.

Für komplexe Formeln bietet sich auch die Verwendung des Programms MathType an, da es eine Vielzahl von Werkzeugen zur präzisen und professionellen Darstellung mathematischer Ausdrücke bietet.

Jedoch ist die Verwendung von MathType komplex und zeitaufwändig. Weiterhin kann es gelegentlich zu Kompatibilitäts-, Export- oder Druckproblemen von Formeln kommen, die mit MathType gesetzt wurden.

Daher wird für komplexe mathematische Sachverhalte das wissenschaftliche Textsatzsystem LATEX empfohlen, da es signifikante Vorteile gegenüber z. B. Microsoft Word aufweist – vor allem durch seine leistungsfähigen Funktionen und seine Fähigkeit zur Erstellung konsistenter und hochwertiger Dokumente.

LATEX bietet außerdem den Vorteil der Plattformunabhängigkeit und wird von einer großen, aktiven Community unterstützt, was die Lösung von Problemen erleichtert und die langfristige Verfügbarkeit sicherstellt.

Häufig gestellte Fragen

Der Beitrag Mathematische Formeln formatieren erschien zuerst auf Online Writing Lab.

Formale Kriterien

• Setze SI-Präfixe, Größen, Konstanten etc. kursiv, Einheiten dagegen nicht kursiv.
• Zwischen Zahl und Einheit steht ein (geschütztes) Leerzeichen.
• Kleinere Berechnungen können in den Fließtext eingebunden werden.
• Größere Berechnungen und Formeln, auf denen der Fokus der Arbeit liegt, werden in einer eigenständigen Zeile formatiert: zentriert oder linksbündig. Wenn diese mehrere Zeilen einnehmen, richte sie möglichst an einem markanten Punkt aus – z. B. das „=“ – und füge rechts die Nummer für die Formel ein.
• Für Formeln kann ein Formeleditor verwendet werden, wie z. B. in Microsoft Word.
• LATEX ermöglicht ein Setzen der Formeln in der Mathematik-Umgebung.
• Hilfreich ist dabei das hier verwendete Package siunitx.

Beispiel für eine Formel

Hier siehst du eine Formel, die von LATEX mithilfe von siunitx gesetzt wurde:

Diese Formel wurde mit folgendem Code erzeugt:

Die Formatierung wurde anhand der Befehle gesetzt.

Allgemeine Hinweise

Typografische Eigenschaften und Schriftsetzung

Kursiv: Steht für Befehle, URLs, Dateinamen und Verzeichnisse.

Schreibmaschinenschrift: Steht für Optionen, Schalter, Variablen, Attribute, Typen und Klassen.

Kursive Schreibmaschinenschrift: Zeigt Text, der durch Werte ersetzt werden sollte, die vom Benutzer angegeben wurden.

Häufig gestellte Fragen

Der Beitrag Unterstützung bei der Einbindung von Formeln und Programmcode erschien zuerst auf Online Writing Lab.