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使用良好的记法

通过减轻大脑所有不必要的工作,良好的记法使其能够专注于更高级的问题,实际上增加了人类的智力力量。

— 阿尔弗雷德·诺斯·怀特海,《数学导论》

良好的记法可以决定一篇论文是可读的还是不可读的。

理想情况下,记法应该强调数学表达式或陈述中最重要的参数和特征,同时淡化常规或无趣的参数和特征。例如,如果人们不太关心估计中常数的精确值,那么隐藏这些常数的记法(如 $O()$、$\ll$ 或 $\lesssim$)是有用的;相反,如果这些常数的精确值对论文很重要,则应避免使用这些记法。

全局使用的记法应在论文前部或引言部分的记法节中定义;仅局部使用的记法(例如,在单个章节内,或在单个引理的证明内)应在使用处附近定义(可能附带提醒该记法在论文其他地方不使用);这在有许多章节且每个章节都有自己广泛记法的情况下很有帮助。

注意,在引理证明中引入的记法或陈述已被理解为仅限于该引理;在该引理之外重新引用该记法或陈述是不好的形式,除非可能作为备注或动机)。在某些情况下,值得在论文开头定义一次记法,然后在需要时重新引用。

应努力使记法选择与文献中已有的记法兼容一致,以便已经熟悉先前记法的读者能够轻松适应你的论文而不会感到困惑。如果你计划引用先前文献的结果,这一点尤其重要,如果你想要声称先前论文的论证可以"仅通过常规修改"来适应当前论文所需的稍有不同的结果,则更是如此。如果引用工作和当前论文之间的记法不同,至少应将该论文的关键结果或陈述以当前论文的记法重新表述,以免读者自行进行翻译。

尽量避免过于"可爱"或"聪明"的记法。这可能分散注意力或显得不专业。特别是,记法不应比论文的实际内容更聪明。

绝对应避免以自己(或家人、宠物等)的名字命名新术语,原因显而易见。如果其他作者以你的名字命名你引入的概念,并且该称呼成为常用用法,那么你也可以使用该术语,但在所有其他情况下,这会给人一种相当明显的虚荣或自恋印象。

存在一个在太少记法和太多记法之间找到平衡点的问题。一个好的经验法则是,任何使用三次或以上的表达式或概念可能会受益于引入一些记法来捕捉该表达式或概念;相反,仅使用一次的表达式可能不需要自己的特殊记法。(一个例外是论文中特别关键的定理或命题;这里可能值得投入一些记法以使这些定理的陈述简洁可读。相反,如果一个表达式仅因为无意义的巧合出现在论文的多个位置,那么最好避免引入给人这些出现之间存在联系的错误印象的记法。)

如果需要命名某个属性或对象类,通常应使用非常平淡的名称(例如"好"、“坏”、“类型 I”、“类型 II"等)来命名外围或技术术语;应谨慎使用丰富多彩的术语,并且仅用于那些对论文非常核心的概念,以免分散论文主要观点的注意力。(这类似于在电影和文学中,主要角色通常比次要角色有更令人难忘的名字。)

有时不确定对特定概念使用什么记法,因为可能与论文其他(尚未编写的)部分的其他记法存在潜在冲突。这里的一个解决方案是为该记法引入一个 TeX 宏,并强制自己在使用该记法时专门使用该宏。(例如,如果你有一个暂时命名为 G 的群,你可以定义一个设置为 G 的宏 \grp,并在整篇论文中使用 \grp 而不是 G。)这样,如果你后来发现记法冲突(例如,如果你发现确实需要 G 来表示图),那么你只需要更改 TeX 文件中的一行——定义宏的那行——来解决记法冲突,而不是进行繁琐(且容易出错)的搜索和替换。

对于论文的任何严格组成部分,记法应精确且无歧义(对于非严格组成部分,应使用"引号"或其他警示短语如"粗略地说"或"本质上"指出歧义记法)。不过,允许一定程度的记法滥用,只要适当指出。

为了说明记法中一些歧义问题,让我们使用除法的常见例子。表达式 a/bc 可以表示 (a/b) c 或 a/(bc)。在这种情况下,我建议要么使用如上括号来消除歧义,要么使用 \frac 结构(即 $\frac{a}{b}c$ 或 $\frac{a}{bc}$)。选择使用哪一个取决于你,但应尽量保持局部一致(例如,如果某个分数 a/b 出现在十个连续方程中,我会对所有这些方程使用 a/b,或对所有方程使用 $\frac{a}{b}$)。此外,由于 \frac 结构往往更大从而吸引读者更多注意力,我会用于"重要"分数,保留更不显眼的”/“记法用于更"次要"的分数。应尽量避免使用符号 $\div$(它与诸如 +、$-$ 和 $\times$ 等符号的相似性暗示交换性或至少结合性),除非由于某种原因 / 被用于与除法或商无关的其他目的。

有机会时,悄悄强化自己的记法约定也是值得的。例如,假设在论证中有一个向量空间,你决定称之为 V。当引用回这个对象时,你可以说"该向量空间”,或"V",但如果读者不记得正在讨论哪个向量空间,或 V 是什么,读者将需要花一分钟左右的时间翻回去弄清楚。但如果你始终一致地将该对象称为"向量空间 V",那么记法约定得到强化,读者可以继续阅读而不打断节奏。(你也可以在此调整使用的术语选择以强调所引用对象的不同方面。例如,如果当前相关的是 V 的加法结构,你可以改为说"加法群 V";如果后来拓扑结构最重要,可以说"拓扑向量空间 V",依此类推。这允许你微妙地引导注意力到所考虑对象的最重要特征,而不分散读者对论证主体的注意力。)

我在这个 MathOverflow 回答中进一步阐述了数学记法的理想属性。