Le risposte che otterrai alle tue domande saranno molto varie e probabilmente anche molto contraddittorie. Tutto dipende dai gusti personali e dalla corretta “analisi del lettore” fatta dall’autore, cioè da te. Per chi scrivi? I tuoi lettori sono ancora poco esperti nel leggere testi del genere che tu vuoi scrivere? Che livello culturale hanno? Devono leggere con continuità e in sequenza oppure possono usare il testo come un testo di riferimento da usare aprendolo alla pagina giusta, leggendo solo poche pagine e poi chiudendolo fino alla volta successiva?
Vedi dunque che prima dovresti rispondere a queste domande, poi trovi le risposte a tutti i tuoi quesiti.
I maggiori book designer consigliano di usare pochissimi font diversi, sia nella forma sia nel corpo, sia evitando il nero.
Per un libro didattico (contenente anche esercizi svolti) a me pare che i titolini in nero non stonino, mentre stonerebbero se fossere in maiuscoletto, come viene spesso suggerito. Ma questa è la mia opinione, e chi ti risponderà ti proporrà anche soluzioni diverse ed opposte.
Io userei sempre lo stesso font sia per il testo sia per le tabelle, immagini, schemi, strutture chimiche, formule (per la matematica esistono regole particolare, ma il tondo della matematica è uguale al tondo del testo). Al massimo userei il font senza grazie della serie media diritta per le didascalie e/o per i titolini e per questi,non userei il nero, perché la serie media del font senza grazie è spesso già marginalmente più scuro del font con grazie.
Userei invece un copro diverso per i temi degli esercizi (perché li chiami tracce? sarebbero tracce se oltre al tema tu dicessi i vari passi da svolgere in sequenza, se cioè tu dessi una traccia della soluzione; secondo me gli esercizi non devono essere formulati in questo modo, con una traccia della soluzione, ma devono solo contenere l’enunciato del problema — però gli esercizi a cui penso io potrebbero essere di natura molto diversa dai tuoi) Metterei l’enunciato dell’esercizio, magari con un titolino nelro in linea composto comne un item dell’ambiente description, ridefinendo il comando \descriptionlabel in modo che componga questo titolino con font che voglio io, in particolare usando font senza grazie e della serie media.
La soluzione, invece la comporrei in corpo \small e fra margini rientrati, sia il destro sia il sinistro, come si può ottenere con l’ambiente quotation che inizi con \small; naturalmente non esistono solo queste soluzioni, ma come vedi il mio concetto è quello di non eseguire molti cambi di font, ma quei pochi che farei avrebbero un codice d’uso ben chiaro e costante. La riga vuota che separa l’enunciato dell’esercizio dalla sua soluzione appare automaticamente se usi l’ambiente quotation o se usi un ambiente da te definito che svolga le stesse funzioni più il cambiamento di corpo.