Marco, non so se pippuzzo voleva dire quello che io ho capito, ma forse non hai interpretato bene le indicazioni della pagina 103.
I comandi \displaystyle, \textstyle, non cambiano la dimensione dei font, ma lo stile di composizione della matematica. \scriptstyle e \scriptscriptstyle cambiano le dimensioni dei font oltre allo stile di composizione.
Se il corpo normate è di 10pt, con \displaystyle e \textstyle il font normale resta di 10pt e cambia il modo di comporre gli esponenti e i pedici, che sono di corpo minore, ma sono anche ad altezze o profondità diverse nei due stili.
Se il copro normale è di 10pt, \scriptstyle seleziona il corpo di 7pt per le basi e il corpo di 5pt per gli esponenti; il tutto si risolve a scrivere formule piccole come gli esponenti e con esponenti e pedici che richiedono la lente di ingrandimento per essere letti.
Per cambiare il corpo normale bisogna agire fuori della formula, e conseguentemente cambiano anche i corpi degli indici di primo e di secondo livello.
Il lavoro che LaTeX fa dietro el quinte è molto maggiore di quanto pensiamo; apri per esempio il file bk10.clo, il file che contiene le definizioni dei corpi e degli spazi quando il corpo di default è di 10pt. Lì vengono definiti anche tutti i comandi come \normalsize, \small, \footnotesize,…, large, \Large, eccetera. Ognuna di queste definizioni implica anche le specificazioni per i tre corpi matematici, che sono definiti generalmente nel nucleo di LaTeX (fontmath.ltx lette da latex.ltx al momento della creazione del formato; questi eda altri file utili alla creazione del formato si trovano in textmf-dist/tex/latex/base/ se per caso li vuoi cercare, aprire, leggere; non sono facilissimi da capire: ci vuole un po’ di esperienza).
Nota che attraverso il comando \DeclareMathSizes si possono definire quattro corpi diversi, ma solo nella classe o in un pacchetto, non nel corpo di un documento; usando font diversi da quelli di default il copro per il \displaystyle e quello per il \textstyle potrebbero venire dichiarati di valori leggermente diversi; trovi tutte le spiegazioni in fntguide.pdf da aprire e leggere con texdoc.