LaTeX講習

今回は一年生のコンピュータリテラシーの授業でも学習するLaTeXについてまとめました。 実際に基礎科学実験のレポートなどで使っていただけるようにまとめたつもりです。

LaTeXとはなんぞや?

LaTeXとは文章整形システムで、報告書や論文などの印刷物やPDFファイルを作成するための組成ソフトウェアです。 LaTeXを用いて文章を作る利点としては以下のことがあります。

• 文章を作成する際に、ユーザー自身が見栄えを気にすることなく文章を書くことができる。
• 数式を綺麗に記述できる。
• 数式や章の番号を自動的に生成してくれるので手間が省ける。

逆にLaTeXの難点としては以下のことがあります。

• コマンドを書いて文章を作成するので、慣れがないと文章の作成に時間が掛かってしまう。
• .texファイルを書いただけでは仕上がりのイメージが把握しにくい。

将来的にLaTeXを使いこなすことができた方が良いので実験のレポートなどもLaTeXを使って書くことを推奨します。

ちなみにMMAの部誌もTeXで書かれています。

準備

今回はMMAのnestを用いて講習を行います。

nestへのログインの仕方は[[|こちら]]から

LaTeX環境はgoogle大先生にでも聞いて各自設定してください。

TeXファイルのコンパイル,PDFの生成

TeXファイルのコンパイルには platex, xdvi, dvipdfmx コマンドを使います。

platexコマンドを用いてTeXファイルからauxファイル, dviファイル, logファイルが生成できる。

dviファイルにはTeXファイルのコンパイルされた結果が出力されているのでこのファイルを用いて文章の見栄えを確認できる。

xdviコマンド用いてdviファイルを開いて、文章の見栄えを確認できる。

TeXで文章を生成していく場合、一度のコンパイルではなかなか上手くいかないことが多くそのたびにxdviコマンドを打ち込んでいては非効率的な作業になってしまう。そこでxdviウィンドウをバックグラウンドで動作させておくと、コンパイル後ウィンドウをフォーカスすることで表示が更新されるのを利用する。

dvipdfmxコマンドを用いてdviファイルからpdfファイルを生成できる。

TeXファイルの構造について

TeXファイルは大きく３つのパーツに分けることができます。 サンプルプログラム(miturin_217/TeX_Kousyu/Sample1.tex)を見てみましょう。

   1  \documentclass[a4j,10pt]{jarticle} %文章クラス
   2  
   3  %プリアンブル
   4  \title{ Sample1 } 
   5  \author{ @Mitu217 }
   6  \date{ 2013年4月6日 }
   7  
   8  \begin{document} %document環境
   9  \maketitle
  10 
  11     本文
  12 
  13  \end{document}

   1  \documentclass[オプション]{jarticle}

文章クラスと呼ばれている部分。文章の種類を指定できる。今回は日本語の論文やレポートを表すjarticleを指定する。<<br>> オプションでは用紙サイズとフォントサイズを指定することができる。

• 用紙サイズ : a4j, b5j
• フォントサイズ : 10pt, 11pt, 12pt

   1  \begin{document}
   2   \maketitle
   3 
   4 　　　　本文
   5 
   6  \end{document}

document環境と呼ばれる部分。ここには文章の本文を書いていくことになります。 \maketitleは後述するプリアンブルの中で設定した氏名などを出力するコマンドです。

   1  \title{ Sample1 } 
   2 
   3  \author{ @Mitu217 } 
   4 
   5  \date{ 2013年4月6日 } 

文章クラスとdocument環境の間にあるプリアンブルと呼ばれる部分。ここでは表題,氏名などのタグを設定できるだけでなく、文章内で画像を挿入するためのパッケージを選択することができます。

LaTeXのコマンド

LaTeXは某wordとは違い、テキストデータ(.texファイル)にコマンドを記述し、それをLaTeXでコンパイルすることでPDFなどの文章を作成します。ですから、LaTeXを使いこなすにはコマンドを知っていなければなりません。 ここでは、コンピュータリテラシーの時間にやるような基本的なことに加えて知っておくと便利なコマンドもいくつか紹介しておきます。

最後には、復習用に課題をいくつか用意しておくので挑戦してみてください。

文章見出し

• 教科書とか参考書を眺めていると見出しに「第一部」や「1.2」という見出しを見ますよね？ そういった見出しもLaTeXならコマンドを書くだけで簡単に設定することができます。

• まずはサンプルを見てみましょう。

   1 \section{見出し1}
   2 
   3 \subsection{見出し2}

\section,\subsection

• このコマンドを用いることで{}内を見出しにすることができます。

• 実験のレポートを書くには、これで「1. 目的」とか書くと見栄えがよくなります。「1.1」「1.2」のように書くにはサンプルのように「sub」を加えればOKです。さらに加えて「\subsubsection」と書くと「1.1.1」という風になります。

箇条書き

箇条書きには3つの種類があります

• itemize

   1 \begin{itemize}
   2 \item 箇条書き1
   3 \item 箇条書き2
   4 \item 箇条書き3
   5 \end{itemize}

「itemize」は頭に「 • 」がついた箇条書きのコマンドです。

• enumerate

   1 \begin{enumerate}
   2 \item 箇条書き1
   3 \item 箇条書き2
   4 \item 箇条書き3
   5 \end{enumerate}

「enumerate」は頭に数字が振られている箇条書きのコマンドです。

• description

   1 \begin{description}
   2 \item[テスト1] 箇条書き1
   3 \item[テスト2] 箇条書き2
   4 \item[テスト3] 箇条書き3
   5 \end{description}

「description」は頭につける記号をユーザー自身が[]内に指定することができます。

表組み

• 基本的な表

   1 \begin{tabular}{|l|c|r|}
   2 \hline
   3 セル1 & セル2 & セル3 \\ \hline
   4 セル4 & セル5 & セル6 \\ \hline
   5 セル7 & セル8 & セル9 \\ \hline
   6 \end{tabular} 

それぞれのコマンドについて解説していきます。

\begin{tabular}{|l|c|r|}

• \begin{tabular}

  • 表組みの開始のコマンドです。

  {|l|c|r|}

  • 縦方向のセルの文字を寄せる方向を設定します。「|(バーティカルバー)」は縦方向のラインを表しています。

• l	左方向に文字を寄せる
  c	中央に文字を寄せる
  r	右方向に文字を寄せる

\hline

横方向のラインを表しています。

\\

改行を表しています &

セルの区切り目を表しています。

\end{tabular}

表組みを終わりのコマンドです。

• セルの結合とタイトル付け
  • 結果を表にまとめる際に、同じ数字のデータを並べて書いてしまっては見栄えがよくありませんよね？そこでセルの結合をおこない見栄えをよくしましょう。

    •    1 \caption{タイトル}
         2 \begin{tabular}{|l|c|r|}
         3 \hline
         4  & \multicolumn{2}{|c|}{セル1} \\ \cline{2-3}
         5 セル2 & セル3 & セル4  \\ \cline{2-2}
         6  & セル5 &  \\ \hline
         7 \end{tabular} 
      

\caption{タイトル}

• 表にタイトルをつけることができます。実験のレポートではタイトルをつける位置が決まっているので教科書の指示に従ってください。

\multicolumn{2}{|c|}{セル1}

• 列をまたぐセルを設定するコマンドです。使い方は以下のようになります。

\cline{2-3},\cline{2-2}

• 横方向のラインを引くセルを設定できます。一つのセルにのみ引く場合は「2-2」のように同じ数字を設定します。

• 文章中に表を配置する時の位置の設定
  • これまでの表のコマンドでは複数の表を連続して書いたとき縦方向につながってしまいます。見た目をスマートにするためにも、表を横方向に２つ並べてみましょう。また、ページ内での表の位置についての設定も同時に見ていきます。

    •    1 \begin{table}[htbp]
         2 \begin{center}
         3 \begin{tabular}{cc}
         4 \begin{minipage}{0.5\hsize}
         5 \begin{center}
         6 \begin{tabular}{|c|c|c|}
         7 \hline
         8 a & b & c \\ \hline
         9 d & e & f \\ \hline
        10 g & h & i \\ \hline
        11 \end{tabular}
        12 \caption{aが9つ}
        13 \end{center}
        14 \end{minipage}
        15 \begin{minipage}{0.5\hsize}
        16 \begin{center}
        17 \begin{tabular}{|c|c|c|}
        18 \hline
        19 j & k & l \\ \hline
        20 m & n & o \\ \hline
        21 p & q & r \\ \hline
        22 \end{tabular}
        23 \caption{bが9つ}
        24 \end{center}
        25 \end{minipage}
        26 \end{tabular}
        27 \end{center}
        28 \end{table} 
      

\begin{table}[htbp],\end{table}

• ページ内での表の表示位置を設定するためのコマンドです。[]内のコマンドで表示位置を設定します。

  h	その場所に表を表示
  t	そのページの一番上に表を表示
  b	そのページの一番下に表を表示
  p	違うページに表示

\begin{tabular}{cc}

• 先ほどもこのコマンドは表組みの開始のコマンドとして出てきました。今回は横に二つ並べた表それぞれの表示位置を設定しています。

\begin{center}

• このコマンドは全部で3回でてきますが、どれも表を中央に寄せる設定をおこなっています。1回目のコマンドは二つの表をまとめた時の位置、2,3回目のコマンドはそれぞれの表の位置の設定となります。

\begin{minipage}{0.5\hsize}

• このコマンドを用いることで表を表示する領域の枠を設定できます。{0.5\hsize}の0.5をかえれば表を大きくも小さくもできます。

数式

LaTeXのメインでもある数式のコマンドです。

さすがにこの場ですべてのコマンドを教えることはできないので、使いたいコマンドがあったらgoogle大先生に頼りましょう。

• とりあえずいろいろ使ってみる1

   1 \begin{equation}
   2 G_{-1}(x,y)=x^{n-1}+x^n-1
   3 
   4 W(D)&=&(I(D),(1+D)I(D)) \nonumber \\
   5 &=&I(D)[1,1+D] \nonumber \\
   6 &=&I(D)G(D)
   7 \end{equation} 
   8 
   9 \[
  10 x&=&a+b+c
  11 \]
  12 
  13 本文中にも数式を$ x&=&a+b+c $表示できます。
  14 

とりあえず基本的だと思われるものをいろいろ使って書いてみました。解説していきます。

\begin{equation} ~ \end{equation},\[ ~ \],$ ~ $

• 数式の始まりと終わりを表すコマンドです。このコマンドで囲まれた数式は改行して番号を振られて表示されますが、他のコマンドを使えば改行しないようにしたりできます。

_{ }, ^{ }

• 「下付き文字」と「下付き文字」の表示ができるコマンドです。サンプルのように複数の文字を上下に付ける時は{}で囲わないとバラバラに処理されてしまいます。

\nonumber

• 数式が数行にわたってしまった時に使用するコマンドです。通常、\begin{equation} ~ \end{equation}の中では、改行するごとにそれぞれの行に番号が振られてしまいますが、このコマンドを使用することで番号を振ることをキャンセルすることができます。

• いろいろ使ってみる2

   1 \begin{equation}
   2 
   3 y=\frac{\sqrt[2]{1+x}}{1-x}
   4 
   5 \left(\frac{1+x}{1-x}\right) +(\frac{1-x}{1+x})
   6 
   7 c_{k,l}=\left\{ \begin{array}{ll}
   8 1[\mathrm{[m/s]}] & (l=k) \\
   9 \alpha & (|l-k|=1) \\
  10 0[\mathrm{[m/s]} & (上記以外) \\
  11 \end{array} \right.
  12 
  13 \end{eqnarray} 

\frac{\sqrt{1+x}}{1-x}

• 「分数」と「n方根」を表示するコマンドです。\fracが分数で\sqrtが平方根です。詳しい使い方は次のようになります。

\left(\frac{1+x}{1-x}+\frac{1-x}{1+x}\right)

• このサンプルを見てみると何かおかしいですよね？

• これまで特に括弧については考えずにコマンドを書いてきました。しかしサンプルのように分数を中身にすると、中身が縦に広いのに対して括弧の大きさが通常のままです。そこで\left(,\right)コマンドを使います。このコマンドを使うことで、括弧の大きさが中身によって自動的に調整されます。

c_{k,l}=\left\{ \begin{array}{ll}, \end{array} \right.

• これは数学の教科書などでよく見る「場合分け」を作るためのコマンドです。

  \left, \right. このコマンドでは場合分けの開始と終わりを決めます。\right.を\right\にすると終わりに括弧を付けることができます。

  \begin{array}{ll}, \end{array}

  • 場合分けの中身をこの間に書きます。サンプルのように値と条件を分けて書くような場合は 「\begin{array}{ll}」を値と条件を分けて書かない時は「\begin{array}{l}」と書きましょう。

\mathrm

• 通常数式の中では、イタリック文字(斜めの文字)で表示されます。しかしサンプルのように数式中に単位などのイタリック文字にしたくない物があります。そんな時はこの\mathrmコマンドを使いましょう。{}内の文字がイタリック文字になることを回避することができます。

\alpha

• ギリシャ文字を表示するときは通常の変換で表示することも可能ですが、コマンドを使用した方が奇麗に表示することができます。ギリシャ文字の一覧を表はこちらなどを参考にしてみてください。

画像の挿入

• 実験のレポートに限らず、文章を書いていると写真を貼付けたい時があると思います。そんな時もコマンドを書けばよいのですが、多少の注意点があります。それも含めて解説していきます。

   1 %プリアンブル
   2 \usepackage{graphicx}
   3 
   4 %document環境
   5 \begin{figure}[htbp]
   6  \begin{center}
   7   \includegraphics[width=100mm]{figure1.eps}
   8  \end{center}
   9  \caption{図の説明}
  10 \end{figure}

• \usepackage{graphicx} これまでのコマンドと違うのは、コマンドを使うために事前の準備が必要ということです。まず、プリアンブルにコマンドを書かなければならないということです。 プリアンブルに書かれていることは、「graphicx」というパッケージをつかうからよろしく！という感じのことです。（適当)

  document環境部分 \begin{figure}[htpb],\end{figure}は画像挿入コマンドの始まりと終わりを、\begin{center},\end{center}は文章内の画像の位置を、\includegraphics...は貼付ける画像を指定したり画像の大きさを指定することができます。

また、挿入した画像は.texファイルと同じディレクトリにおいてないと表示されないことにも注意しましょう。