1. 简介
在本教程中，我们将介绍如何在 LaTeX 中实现加粗的数学符号。
在科学和数学文献中，我们经常使用加粗字体来表示向量和矩阵，以区别于标量值。因此，正确地加粗符号对于排版的清晰性和专业性至关重要。
2. 示例
假设我们有如下数学表达式：
(Ax - \alpha)^Tz = x \iff \left( \int_{a}^{b}cf(u)du \right) + \nabla \Psi_x = \Omega_x
它渲染后的效果如下：
我们可以使用多种方式将其中的符号设置为加粗。
3. 使用 \mathbf 命令
LaTeX 原生支持 \mathbf 命令，它用于设置粗体文本，适用于字母和数字，但不适用于所有数学符号。
使用方式如下：
\mathbf{symbols_or_command}
例如，如果我们想将 A、z 和 x 设置为加粗，可以这样写：
(\mathbf{A}\mathbf{x} - \alpha)^T\mathbf{z} = \mathbf{x} \iff \left( \int_{a}^{b}cf(u)du \right) + \nabla \Psi_{\mathbf{x}} = \Omega_{\mathbf{x}}
效果如下：
但如果你尝试对整个表达式使用 \mathbf：
\mathbf{(Ax - \alpha)^Tz = x \iff \left( \int_{a}^{b}cf(u)du \right) + \nabla \Psi_x = \Omega_x}
结果如下：
可以看到，小写希腊字母、括号、运算符和关系符号并未加粗。因此，\mathbf 并不适合所有数学符号的加粗需求。
4. 使用 \bm 命令（推荐）
一个更强大的选择是使用 bm 宏包提供的 \bm 命令。
我们可以单独加粗某些符号：
(\bm{A}\bm{x} - \bm{\alpha})^T\bm{z} = \bm{x} \iff \left( \int_{a}^{b}cf(u)du \right) + \nabla \Psi_{\bm{x}} = \Omega_{\bm{x}}
渲染效果如下：
如果你希望对整个公式加粗：
\bm{(Ax - \alpha)^Tz = x \iff \left( \int_{a}^{b}cf(u)du \right) + \nabla \Psi_x = \Omega_x}
渲染结果如下：
可以看到，所有符号都正确加粗，并且间距也保持良好。
⚠️ 注意：为了确保 \bm 正常工作，应将 bm 宏包放在所有字体定义或加载字体的宏包之后引入。
4.1. 局部取消加粗
有时候我们希望加粗整个公式，但保留其中某个符号为正常字体。
例如，我们希望加粗根号符号，但变量 a 保持普通字体：
\bm{\sqrt{\mbox{\unboldmath$a$}}}
效果如下：
✅ 技巧：当需要加粗一个命令但不想影响其参数时，可以使用 \unboldmath 来取消部分符号的加粗。
4.2. \boldsymbol 是 \bm 的别名
bm 宏包还提供了 \boldsymbol 命令作为 \bm 的别名，主要是为了兼容旧的 AMS 宏包 amsbsy 中的同名命令。
两者功能相似，但 \bm 在处理符号间距方面表现更好。
4.3. \bm 是否总是有效？
通常来说，\bm 可以处理几乎所有的输入内容。但在处理某些复杂命令时可能会失败，因为它在分析符号间距时可能出现混淆。
遇到这种情况时，可以尝试将命令包裹在额外的大括号中：
\bm{{\cmd{args}}}
⚠️ 注意：这样做可能会影响排版间距，需要手动调整符号位置。
5. \mathbf 与 \bm 的对比
| 特性 | \mathbf |
\bm |
|---|---|---|
| 支持符号范围 | 有限，不支持希腊字母等 | 几乎支持所有数学符号 |
| 字形变化 | 会改变字体样式 | 仅加粗，保持原样 |
| 易用性 | 无需额外宏包 | 需要引入 bm 宏包 |
| 推荐场景 | 简单加粗，如大写拉丁字母 | 复杂公式、符号加粗 |
下图展示了两者在加粗效果上的差异：
6. 总结
✅ 如果你不想引入额外宏包，可以使用 \mathbf，但它的支持范围有限。
✅ 更推荐使用 bm 宏包中的 \bm 命令，它功能更强大，支持所有数学符号加粗。
✅ 注意加载顺序：bm 应在字体相关宏包之后引入。
✅ 如果需要对公式局部取消加粗，可以使用 \unboldmath。
使用 \bm 能让你在排版数学公式时更专业、更灵活。