自分がLaTeX資料を作る時にっている数式環境をまとめます。
行中数式
$$を使っています。場合によっては数式と本文のフォントが食い違うため、1文字の数字や文字でも囲んだ方がいい場合も。
$a = b$
式番号無し数式
\[ \]を使っています。\begin{equation*} \end{equation*}でもできますが、単純に文字数が少ないのでこちらの方が良いと思います。
\[ a = b \]
式番号付き数式
\begin{equation} \end{equation}を使います。説明は不要ですね。
\begin{equation} a = b \end{equation}
複数行にまたがる数式
\begin{align} \end{align}を使います。\begin{eqnarray} \end{eqnarray}でも同じようなことができますが、実際に使っていて諸々の問題にぶち当たったので非推奨です。
\begin{align} a &= b\\ c &= d \end{align}
参考ページ
更に詳しい内容は下記のページが参考になります。
https://qiita.com/t_kemmochi/items/a4c390b4967b13f3afb7qiita.com
ichiro-maruta.blogspot.jp
