在Matplotlib的LaTeX渲染模式下定义\widebar命令的方法咨询

问题背景 #

使用Matplotlib默认数学渲染时，$\widebar{A}$命令可直接使用：

import matplotlib.pyplot as plt

plt.plot([1,2])
plt.gca().set_ylabel(r"$\widebar{A}$")

但启用LaTeX渲染（例如需要Palatino作为数学字体）后，该命令失效。LaTeX自带的\overline效果不佳，尝试添加Hendrik Vogt定义的宽横杆代码到Matplotlib预amble时遇到障碍：

• 自定义.mplstyle文件添加失败，推测#被识别为注释
• 运行时通过plt.rc设置预amble触发LaTeX解析错误，报错信息如下：

This is pdfTeX, Version 3.14159265-2.6-1.40.20 (TeX Live 2019/Debian) (preloaded format=latex)
 restricted \write18 enabled.
entering extended mode
(../d49352dbf7e233191e06411a7bb3d1ee.tex
LaTeX2e <2020-02-02> patch level 2
L3 programming layer <2020-02-14>
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/article.cls
Document Class: article 2019/12/20 v1.4l Standard LaTeX document class
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/size10.clo))
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/type1cm/type1cm.sty)
(/usr/share/texmf/tex/latex/cm-super/type1ec.sty
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/t1cmr.fd))
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/base/inputenc.sty)
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/geometry/geometry.sty
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/graphics/keyval.sty)
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/ifvtex.sty
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/generic/iftex/iftex.sty)))
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsmath.sty
For additional information on amsmath, use the `?' option.
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amstext.sty
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsgen.sty))
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsbsy.sty)
(/usr/share/texlive/texmf-dist/tex/latex/amsmath/amsopn.sty)))
Runaway argument?
{\makeatletter \@ifpackageloaded {underscore}{}{\usepackage [strings]\ETC.
! File ended while scanning use of \@argdef.
<inserted text> 
                \par 
<*> ../d49352dbf7e233191e06411a7bb3d1ee.tex
                                           
No pages of output.

解决方案 #

1. 正确设置运行时LaTeX预amble #

Matplotlib支持在预amble中添加复杂LaTeX代码，关键是使用原始字符串保留格式，避免转义错误。以下是集成Hendrik Vogt定义的示例：

import matplotlib.pyplot as plt

# 配置LaTeX渲染及自定义宽横杆命令
plt.rcParams.update({
    "text.usetex": True,
    "font.family": "serif",
    "font.serif": ["Palatino"],
    "text.latex.preamble": r"""
        \makeatletter
        \newcommand{\widebar}[1]{%
            \hbox{%
                \vbox{%
                    \hrule height 0.5pt %
                    \kern 0.5ex %
                    \hbox{%
                        \kern -0.1em %
                        \ensuremath{#1}%
                        \kern -0.1em %
                    }%
                }%
            }%
        }
        \makeatother
    """
})

# 测试宽横杆效果
plt.plot([1,2])
plt.gca().set_ylabel(r"$\widebar{A}$")
plt.show()

三重引号的原始字符串能完整保留LaTeX代码的换行和命令结构，避免解析错误。

2. 自定义.mplstyle文件的正确写法 #

在样式文件中添加复杂预amble时，需将LaTeX中的#转义为##（避免被识别为注释），并将多行命令合并为一行：

text.usetex: True
font.family: serif
font.serif: Palatino
text.latex.preamble: \makeatletter \newcommand{\widebar}[1]{{\hbox{{\vbox{{\hrule height 0.5pt \kern 0.5ex \hbox{{\kern -0.1em \ensuremath{##1} \kern -0.1em }}}}}}} \makeatother

3. 替代方案：使用现成LaTeX包 #

若不想自定义命令，可直接使用mathabx包的\widebar命令，只需在预amble中添加包引用：

plt.rcParams.update({
    "text.usetex": True,
    "font.family": "serif",
    "font.serif": ["Palatino"],
    "text.latex.preamble": r"\usepackage{mathabx}"
})

注意：mathabx会修改部分默认符号样式，需确认是否符合需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者David