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myst:
  html_meta:
    keywords: LaTeX, mathématiques, mode mathématique, hors-ligne, en ligne
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# Comment insérer des mathématiques ?

LaTeX, comme TeX, propose deux façons d'insérer des mathématiques nommées les **modes mathématiques** : le mode hors-ligne et le mode en ligne.

Dans ces deux modes, LaTeX traite des formules mathématiques et change alors la présentation des éléments : par exemple, le texte est par défaut affiché en italique car LaTeX considère que les lettres sont des variables mathématiques. De même, la gestion des espaces et des retours à la ligne devient entièrement automatique.

Notez bien que LaTeX ne fait que présenter des mathématiques. Il n'a pas pour vocation de comprendre ce que vous écrivez : vous pouvez donc écrire des formules fausses sans que LaTeX y trouve matière à erreur.

## Avec le mode hors-ligne

Ce mode hors-ligne, appelé *displaystyle* en anglais, permet d'isoler une formule du texte qui l’entoure. En LaTeX, ce mode s'ouvre puis se ferme avec les commandes suivantes :

- soit `\[` et `\]` ;
- soit `\begin{displaymath}` et `\end{displaymath}`.

En `Plain` TeX, il existe une autre solution, à savoir utiliser `$$` et `$$`. Cependant, cette solution ne doit pas être employée avec LaTeX pour les raisons évoquées à la question « [](/4_domaines_specialises/mathematiques/arguments_contre_les_doubles_dollars) ».

```
\documentclass{article}
  \usepackage{lmodern} % Caractères plus lisibles
  \pagestyle{empty} % N'affiche pas de numéro de page

\begin{document}
Résoudre l'équation : \[ 3 + 4 x = 0\]
Puis résoudre l'équation :
\begin{displaymath}
\sum_{k=0}^\infty y^k = 2
\end{displaymath}
\end{document}
```

## Avec le mode en ligne

Le mode en ligne sert à placer de courts morceaux de mathématiques dans le texte courant. En LaTeX, ce mode s'ouvre puis se ferme avec les commandes suivantes :

- `$` et `$` (solution pour `Plain` TeX mais qui fonctionne en LaTeX) ;
- `\(` et `\)` ;
- `\begin{math}` et `\end{math}`.

Voici un exemple d'insertion de mathématiques en ligne :

```
\documentclass{article}
  \usepackage{lmodern} % Caractères plus lisibles
  \pagestyle{empty} % N'affiche pas de numéro de page

\begin{document}
Résoudre l'équation : $2x-4 = 0$. Puis
l'équation : \(\sum_{k=0}^\infty y^k = 2 \). Enfin calculer
la valeur de \begin{math}x+y\end{math}.
\end{document}
```

La comparaison avec l'exemple du mode hors-ligne montre que les équations elles-même ne sont pas présentées de la même manière. Dans le cas du mode en ligne, LaTeX fait en sorte de respecter l'interligne et compacte la présentation de certaines éléments, dans le cas présent les éléments en indice et en exposant du symbole de sommation. Ce comportement peut être modifié comme le montrent les questions :

- « [](/4_domaines_specialises/mathematiques/a_quoi_sert_displaystyle) » ;
- « [](/4_domaines_specialises/mathematiques/structures/operateurs/changer_la_position_des_limites_autour_des_sommes_et_integrales) ».

## Avec l'extension <ctanpkg:mathtools>

Au delà de l'utilisation de ces deux modes, LaTeX permet d'obtenir beaucoup de notations mathématiques pour composer des textes mathématiques. Cependant, des extensions permettent de compléter largement ces possibilités de base. C'est tout partilcuièrement le cas avec l'extension <ctanpkg:mathtools> qui donne accès à beaucoup de fonctionnalités usuelles pour saisir des mathématiques, illustrées pour beaucoup dans cette FAQ sur les pages traitant des [Mathématiques](start.md). 

Comme l'indique sa [documentation](texdoc:mathtools), <ctanpkg:mathtools> reprend et corrige les fonctionnalités d'une extension de référence, <ctanpkg:amsmath> (dont l'origine est décrite à la question "[](/1_generalites/glossaire/ams-tex_et_ams-latex)"). De fait, vous pourrez trouver fréquemment des références à <ctanpkg:amsmath> dans la littérature existante : remplacez-la par <ctanpkg:mathtools> pour être sûr de bénéficier des fonctionnalités les plus à jour.

```{warning}
Ce qui suit n'a qu'un caractère historique, l'utilisation de LaTeX 2.09 n'étant plus recommandée. 

Si vous travaillez avec LaTeX 2.09 , vous pouvez utiliser les extensions <ctanpkg:amstex>, <ctanpkg:amsbsy> et <ctanpkg:amsopn> mais il faut savoir que <ctanpkg:amstex> est obsolète.
```

## Pour aller plus loin

N'hésitez pas à consulter la question évoquant les [8 styles mathématiques](les_huit_styles_mathematiques.md) sous-jacents à ces modes. Par ailleurs, si la gestion automatique des mathématiques par LaTeX vous pose des difficultés, vous pouvez voir les questions :

- "[](/4_domaines_specialises/mathematiques/espaces_en_mode_mathematique)" ;
- "[](/4_domaines_specialises/mathematiques/composer_du_texte_en_mode_mathematique)" ;
- "[](/4_domaines_specialises/mathematiques/coupures_de_lignes_en_mode_mathematique)" (uniquement pour le mode en ligne).