在 LaTeX 中同步缩放 TikZ 与其中的 node

PGF/TikZ 是 Till Tantau 开发的基于 TeX 的绘图引擎。因其可以直接在 LaTeX 文稿中通过代码绘制向量图，所以是目前流行的 LaTeX 绘图解决方案之一。

在 tikzpicture 环境或者 \tikz 命令的参数中，可以通过 scale 选项来缩放绘制的图形。然而，这种缩放不会同步应用在 node 中的文字上，导致图形与 node 中的文字注解大小失衡。

我们来解决这个问题。

绘制一个函数图像

现在，比如说我们绘制一个最简单的二次函数的图像。

\begin{tikzpicture}
  \draw[gray, step = 0.5cm] (0, 0) grid (5, 5);
  \draw[->] (-.5, 0) -- (5.5, 0);
  \draw[->] (0, -.5) -- (0, 5.5);

  \node[anchor = north east] at (0, 0) {$ o $};
  \node[anchor = north] at (5.5, 0) {$ x $};
  \node[anchor = west] at (0, 5.5) {$ y $};
  \foreach \x in {1, ..., 5} {
    \node[anchor = north] at (\x, 0) {$ \x $};
    \node[anchor = east] at (0, \x) {$ \x $};
  }

  \draw[domain = -0.5:2.2, smooth, variable=\x, blue]
        plot ({\x}, {\x * \x})
        node[anchor = west] {$ y = x^2 $};
\end{tikzpicture}

放大之

现在，你觉得这张图太小。于是你考虑给 tikzpicture 环境加上 scale = 2 来放大它。

\begin{tikzpicture}[scale = 2]
  \draw[gray, step = 0.5cm] (0, 0) grid (5, 5);
  \draw[->] (-.5, 0) -- (5.5, 0);
  \draw[->] (0, -.5) -- (0, 5.5);

  \node[anchor = north east] at (0, 0) {$ o $};
  \node[anchor = north] at (5.5, 0) {$ x $};
  \node[anchor = west] at (0, 5.5) {$ y $};
  \foreach \x in {1, ..., 5} {
    \node[anchor = north] at (\x, 0) {$ \x $};
    \node[anchor = east] at (0, \x) {$ \x $};
  }

  \draw[domain = -0.5:2.2, smooth, variable=\x, blue]
        plot ({\x}, {\x * \x})
        node[anchor = west] {$ y = x^2 $};
\end{tikzpicture}

于是你发现，整个图像确实放大了。但是其中的说明注解还是老样子，没有放大。这样一来，相比整个图像，注解文字就显得比较小。也许 scale = 2 的状态，看起来还算匀称，但若是 scale = 10，那么文字部分就小弱蚊蝇了。

另一方面，有些图像，其注解文字和图像内容是匹配好的。强行缩放之后，可能破坏好这种预先设置匹配，也不完美。

因此，我们得想办法解决。

全局缩放

问题的原因在于，TikZ 中的 node，其内容、样式都是单独设置的，全局的 scale 设置无法影响 node 的内容。因此，我们有必要定义一个 global scale 的参数，统一地设置两部分的缩放比例。

\tikzset{global scale/.style={
    scale=#1,
    every node/.append style={scale=#1}
  }
}
\begin{tikzpicture}[global scale = 2]
  \draw[gray, step = 0.5cm] (0, 0) grid (5, 5);
  \draw[->] (-.5, 0) -- (5.5, 0);
  \draw[->] (0, -.5) -- (0, 5.5);

  \node[anchor = north east] at (0, 0) {$ o $};
  \node[anchor = north] at (5.5, 0) {$ x $};
  \node[anchor = west] at (0, 5.5) {$ y $};
  \foreach \x in {1, ..., 5} {
    \node[anchor = north] at (\x, 0) {$ \x $};
    \node[anchor = east] at (0, \x) {$ \x $};
  }

  \draw[domain = -0.5:2.2, smooth, variable=\x, blue]
        plot ({\x}, {\x * \x})
        node[anchor = west] {$ y = x^2 $};
\end{tikzpicture}

如此一来，node 中的内容，就会同步比例地缩放了。