\RequirePackage[ngerman=ngerman-x-latest]{hyphsubst}
\documentclass[english,ngerman]{tudscrartcl}
\usepackage{tudscrtutorial}
\usepackage{selinput}\SelectInputMappings{adieresis={ä},germandbls={ß}}
\usepackage[T1]{fontenc}
\lstset{%
  inputencoding=utf8,extendedchars=true,
  literate=%
    {ä}{{\"a}}1 {ö}{{\"o}}1 {ü}{{\"u}}1
    {Ä}{{\"A}}1 {Ö}{{\"O}}1 {Ü}{{\"U}}1
    {~}{{\textasciitilde}}1 {ß}{{\ss}}1
}

\usepackage{mathtools}
\usepackage{bookmark}

\begin{document}
\date{20.11.2015}
\author{Falk Hanisch\thanks{\noexpand\scriptsize\noexpand\Email{\tudscrmail}}}
\title{Ein Beitrag zum mathematischen Satz in \NoCaseChange{\hologo{LaTeXe}}}
\makeatletter
\begingroup%
  \def\and{, }%
  \let\thanks\@gobble%
  \let\footnote\@gobble%
  \hypersetup{%
    pdfauthor = {\@author},%
    pdftitle = {\@title},%
    pdfsubject = {Mathematiksatz in \hologo{LaTeXe}},%
    pdfkeywords = {LaTeX, \TUDScript, Tutorial, Mathematiksatz},%
  }%
\endgroup%
\markright{\@title}
\makeatother
\StartTutorial
%
\begin{Preamble}
\RequirePackage[ngerman=ngerman-x-latest]{hyphsubst}
\documentclass[ngerman]{tudscrartcl}% andere Klassen sind möglich
\usepackage{selinput}\SelectInputMappings{adieresis={ä},germandbls={ß}}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{babel}
\usepackage{microtype}

\end{Preamble}
%
Zusätzlich wird das Paket \Package{amsmath} geladen, welches unter anderem die 
in diesem Tutorial verwendeten Mathematikumgebungen \Environment{equation}, 
\Environment{gathered} und \Environment{aligned} zur Verfügung stellt.
%
\begin{Preamble}
\usepackage{amsmath}
\end{Preamble}
%
Ein guter Mathematiksatz ist in \hologo{LaTeX} durchaus Sisyphusarbeit. Wenn 
mikrotypografisch alles richtig gemacht werden soll, gibt es einiges zu 
beachten. Generell gilt, dass Variablen kursiv, Bezeichnungen und Konstanten
aufrecht gesetzt werden. Um beschreibende Indizes bei Formelzeichen richtig zu 
setzen, ist ohne weitere Maßnahmen die exzessive Nutzung der beiden Befehle 
\Macro{mathrm}[\PParameter{\dots}] und \Macro{mathit}[\PParameter{\dots}] wohl 
oder übel notwendig. Somit wird aus:
%
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
M_{EM} = \frac{M_{Rad}}{i_g \cdot i_A} - M_{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq M_{VM}\leq M_{VMmax} \\ 
M_{EMmin}\leq M_{EM}\leq M_{EMmax}
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}

\end{Trunk*}
%
mit ziemlich viel Anpassungsarbeit:
%
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
M_\mathrm{EM} = \frac{M_\mathrm{Rad}}{i_g \cdot i_A} - M_\mathrm{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq M_\mathrm{VM}\leq M_\mathrm{VM_{max}} \\ 
M_\mathrm{EM_{min}}\leq M_\mathrm{EM}\leq M_\mathrm{EM_{max}}
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}

\end{Trunk*}
%
Augenscheinlich ist dabei eine sehr viel Handarbeit notwendig. Allerdings 
lässt sich dies relativ gut vereinfachen. Zu diesem Zwecke wird ein Befehl 
\Macro{ind}[\PParameter{\dots}] für das Setzen von Indizes bei Formelzeichen 
definiert. Danach können~-- wenn dies für nötig und sinnvoll erachtet wird~-- 
noch zusätzliche Befehle für häufig verwendete Ausdrücke definiert werden. Als 
Beispiel wird das schon eben genutzte Drehmoment \ensuremath{M} verwendet. 
Hierfür wäre folgende Definition möglich:
%
\CodeHook{\let\newcommand\renewcommand}
\begin{Trunk*}
\newcommand*{\ind}[1]{\ensuremath{_\mathrm{#1}}}
\newcommand*{\M}[1]{\ensuremath{M\ind{#1}}}

\end{Trunk*}
%
und damit diese Ausgabe erzeugen:
%
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
\M{EM} = \frac{\M{Rad}}{i_g \cdot i_A} - \M{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq \M{VM}\leq \M{VM_{max}} \\ 
\M{EM_{min}}\leq \M{EM}\leq \M{EM_{max}}
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}

\end{Trunk*}
%
Netter Nebeneffekt ist, dass dieser Befehl aufgrund der Verwendung von 
\Macro{ensuremath}[\PParameter{\dots}] nun auch im Fließtext verwenden werden 
kann, beispielsweise für das induzierte Moment einer Verbrennungskraftmaschine 
\M{VM_{ind}} (\Macro{M}[\PParameter{VM\_\PParameter{ind}}]).

Für noch mehr Bequemlichkeit bei der Nutzung kann eine Lösung gefunden werden, 
mit welcher~-- im Gegensatz zur Standardbefehlsdefinition in \hologo{LaTeXe}~-- 
\textbf{nach} dem obligatorischen Argument noch ein optionales für einen 
weiteren Index angegeben werden kann, um damit der natürlichen Schreibweise zu 
entsprechen. Es wird der Befehl \Macro{M} so definiert, das dieser entweder mit 
\Macro{M}[\Parameter{Index}] oder in der Variante mit nachgelagertem optionalen 
Argument \Macro{M}[\Parameter{Index}\OParameter{Indexindex}] genutzt werden 
kann.
%
\CodeHook{\let\newcommand\renewcommand}
\begin{Trunk*}
\renewcommand*{\ind}[1]{\ensuremath{_\mathrm{#1}}}
\makeatletter
\renewcommand*{\M}[1]{\@ifnextchar[{\o@M{#1}}{\n@M{#1}}}
\newcommand*{\n@M}{}
\newcommand*{\o@M}{}
\def\n@M#1{\ensuremath{M\ind{#1}}}
\def\o@M#1[#2]{\ensuremath{M\ind{#1_{#2}}}}
\makeatother

\end{Trunk*}
%
Somit vereinfacht sich das zu Beginn vorgestellte Beispiel recht deutlich:
%
\begin{Trunk*}
\begin{equation*}
\begin{gathered}
\M{EM} = \frac{\M{Rad}}{i_g \cdot i_A} - \M{VM} \\
\textrm{für }
\begin{aligned}
0\leq \M{VM}\leq \M{VM}[max] \\ 
\M{EM}[min]\leq \M{EM}\leq \M{EM}[max]
\end{aligned}
\end{gathered}
\end{equation*}
\end{Trunk*}
%
Das Definieren von \Macro{M}[\Parameter{Index}\OParameter{Indexindex}] mit 
angehängtem optionalen Argument ist ehrlich gesagt nur ein wenig Spielerei und 
soll zeigen, wie dies prinzipiell mit \hologo{LaTeXe}"=Mitteln funktioniert. 
Das Paket \Package{xparse} könnte alternativ zum hier vorgestellten Vorgehen 
für die Befehlsdeklaration des optionalen \textbf{nach} dem obligatorischen 
Argument genutzt werden. Damit würde die Befehlsdeklaration für \Macro{M} 
folgendermaßen lauten:
\begin{Hint}
\NewDocumentCommand \M { m o } {%
  \ensuremath{%
    M\ind{%
      #1\IfValueT{#2}{_{#2}}%
    }%
  }%
}
\end{Hint}
%
\FinishTutorial
\ListOfToDo
\end{document}
