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Wie man Mathematik in Überschriften fett setzt

Bild von Markus Kohm

In English: How to make mathematics bold in headings

KOMA-Script setzt Text in Überschriften normalerweise fett. Dies gilt jedoch nicht für Mathematik in Überschriften. Grund dafür ist, dass Schriftauszeichnungen in der Mathematik oft eine bestimmte Bedeutung haben. So kann ein normales a beispielsweise für eine Variable stehen, während ein fettes a eventuell für einen Vektor steht.

Über die Font-Schnittstelle von KOMA-Script ist es jedoch sehr einfach möglich, allen Überschriften zusätzlich den Font-Befehl \boldmath hinzuzufügen und so die fette Version der Mathematik-Fonts auszuwählen:

\documentclass{scrartcl}
\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{blindtext}
\addtokomafont{disposition}{\boldmath}
\begin{document}
\tableofcontents
\section{Variable $a$ und Buchstabe a}
\blindtext
\subsection{Variable $b$ und Buchstabe b}
\blindtext
\subsubsection{Variable $c$ und Buchstabe c}
\blindtext
\paragraph{Variable $d$ und Buchstabe d}
\blindtext
\subparagraph{Variable $e$ und Buchstabe e}
\blindtext
\end{document}

Wie man sieht, wird das Element disposition, dessen Schrifteinstellung mit \addtokomafont um \boldmath erweitert wurde, nicht nur für alle Überschriften verwendet, sondern in der Voreinstellung auch für die Inhaltsverzeichniseinträge der Ebene section.

Allerdings ergibt sich mit \boldmath das Problem, dass nicht alle mathematischen Zeichen von der normalerweise verfügbaren fetten Version der Mathematik-Fonts erfasst werden:

\documentclass{scrartcl}
\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{blindtext}
\addtokomafont{disposition}{\boldmath}
\begin{document}
\tableofcontents
\section{Die Summe $\sum_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}
\blindtext
\end{document}

Hier wird zwar das Zeichen Σ aber nicht dessen Verwendung als Summenzeichen fett. Dagegen werden die Angaben der Grenzen des Summenzeichens durchaus fett. Ob das in der Darstellung tatsächlich ein Nachteil ist, dürfte strittig sein. Mir gefällt das nicht fette Summenzeichen eigentlich sehr gut.

Wer will kann aber auch mit Hilfe von amsopn einen alternativen Summen-Operator definieren, der dann ebenfalls das fette Sigma verwendet:

\documentclass{scrartcl}
\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{amsopn}
\usepackage{blindtext}
\addtokomafont{disposition}{\boldmath}
\DeclareMathOperator*{\Sum}{\Sigma}
\begin{document}
\tableofcontents
\section{Die Summe $\Sum_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}
\blindtext
\end{document}

Schöner ist das jedoch nicht.

Eine andere Möglichkeit wäre die Verwendung von \pmb. Allerdings gibt es diesen Befehl nicht als Schriftumschaltung, sondern nur als Befehl mit Argument. Die drei Buchstaben stehen übrigens für: poor man's bold. Sie verdeutlichen bereits, dass die dabei zu erreichende Qualität eher mäßig ist. Jedenfalls muss der Befehl leider in die Überschrift selbst eingefügt werden. Damit ergibt sich bereits auf der Ebene subsection das Problem, dass man das fette Resultat zwar in der Überschrift haben will, aber nicht im Inhaltsverzeichnis. Hier bietet das optionale Argument der Gliederungsbefehle eine Abhilfe:

\documentclass{scrartcl}
\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{amsbsy}% oder amsmath oder mathtools
\usepackage{blindtext}
\addtokomafont{disposition}{\boldmath}
\begin{document}
\tableofcontents
\section{Ein Beispiel}
\subsection[{Die Summe $\sum_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}]
{Die Summe $\pmb{\sum}_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}
\blindtext
\end{document}

Aber auch auf section-Ebene kann die Verwendung von \pmb problematisch werden, nämlich wenn man Seitenstil headings verwendet. Dann wäre nämlich das Summenzeichen auch im Kolumnentitel fett. Würde man das optionale Argument von \section, wie im vorherigen Beispiel für \subsection gezeigt, verwenden, um das Summenzeichen im Kolumnentitel nicht fett zu setzen, so wäre das Summenzeichen auch im Inhaltsverzeichnis nicht fett. Hier hilft, dass KOMA-Script erlaubt, auszuwählen, wo das optionale Argument verwendet werden soll. Es ist sogar möglich, unterschiedliche Angaben für Inhaltsverzeichnis und Kolumnentitel zu machen. Diese Möglichkeit muss über Option headings jedoch erst aktiviert werden:

\documentclass[headings=optiontotocandhead]{scrartcl}
\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{amsbsy}% oder amsmath oder mathtools
\usepackage{blindtext}
\addtokomafont{disposition}{\boldmath}
\pagestyle{headings}
\begin{document}
\tableofcontents
\section[head={Die Summe $\sum_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}]
{Die Summe $\pmb{\sum}_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}
\Blindtext[5]
\end{document}

Unschön daran ist, dass man so bei einer Änderung beispielsweise der Schrift für den Inhaltsverzeichniseintrag ggf. alle \section-Anweisungen ändern müsste. Aber auch das kann man automatisieren:

\documentclass{scrartcl}
\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{amsbsy}% oder amsmath oder mathtools
\usepackage[automark]{scrlayer-scrpage}
\usepackage{blindtext}
\addtokomafont{disposition}{\boldmath}
\newcommand{\usearg}[1]{#1}
\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\pmb}
\AfterTOCHead{\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\pmb}}
\KOMAoption{onpsinit}{\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\usearg}}
\pagestyle{headings}
\begin{document}
\tableofcontents
\section{Die Summe $\sectionpmb{\sum}_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}
\Blindtext[5]
\end{document}

Hier wird in der Überschrift nicht mehr direkt \pmb, sondern der neue Befehl \sectionpmb verwendet. Dieser wird in der Dokumentpräambel mit Hilfe zweier unterschiedlicher Konfigurationsmöglichkeiten von KOMA-Script unterschiedlich definiert. Die Basisdefinition ist:

\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\pmb}

Diese wird in der Überschrift selbst verwendet und sorgt dort für das fette Summenzeichen. Wollte man in den Überschriften dagegen kein fettes Summenzeichen, so könnte man dort

\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\usearg}}

verwenden.

Über

\AfterTOCHead{\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\pmb}}

wird dafür gesorgt, dass in allen Verzeichnissen \sectionpmb ebenfalls \pmb verwendet. Ändert man nun beispielsweise per

\setkomafont{sectionentry}{}

die Schrift für section-Einträge im Inhaltsverzeichnis auf den Grundschrift, so will man natürlich auch kein fettes Summensymbol mehr und ändert ebenfalls:

\AfterTOCHead{\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\usearg}}

Um den Automatismus in die Kopfzeile und damit den Seitenstilzu bringen, wird hier scrlayer-scrpage verwendet. Dessen Grundlagenpaket scrlayer ermöglicht es, per Option onpsinit bei jeder Anwendung eines Seitenstils Befehle auszuführen. So kann per

\KOMAoption{onpsinit}{\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\usearg}}

dafür gesorgt werden, dass \sectionpmb innerhalb des Seitenstils ebenfalls nicht \pmb verwendet. Eine Alternative zur Verwendung von scrlayer-scrpage wäre hier übrigens die Umdefinierung von \sectionmark nach der Wahl des Seitenstils gewesen:

\documentclass{scrartcl}
\usepackage[ngerman]{babel}
\usepackage{amsbsy}% oder amsmath oder mathtools
\usepackage{blindtext}
\newcommand{\usearg}[1]{#1}
\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\pmb}
\AfterTOCHead{\DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\pmb}}
\addtokomafont{disposition}{\boldmath}
\pagestyle{headings}
\let\origsectionmark\sectionmark
\renewcommand*{\sectionmark}[1]{%
  \DeclareRobustCommand*{\sectionpmb}{\usearg}%
  \origsectionmark{#1}%
}
\begin{document}
\tableofcontents
\section{Die Summe $\sectionpmb{\sum}_{n=0}^{\infty}$ und das Zeichen $\Sigma$}
\Blindtext[5]
\end{document}
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