TeX/LaTeX

理工系では数式の入った文章を書くことが多いため、 通常のワープロは使いにくい。 そこで便利に使えるのが、今日から学習する$\TeX$です。 皆さんの先輩も使っています。

文書整形としてのTeXは使わなくても、 数式のTeX表記は広く使用されています。 例えばウィキペディアでも数式に関しては TeX表記で書かれています。

TeXとは

$\TeX$とは、1970年代後半にスタンフォード大学教授だった D.E. Knuth (Donald Knuthドナルド・クヌース) が、 自分の著書を出版する際に、 当時の出版システムが貧弱なことに腹を立てて、 自分で独自に開発した文書作成ソフトウェアです。 非常に柔軟に作られているソフトなので、 その後も多くの人々が手を加えて広く使われるようになりました。

特に、Leslie Lamport (Leslie Lamportレスリー・ランポート) が一般の人々が使いやすいようにマクロ集を作ったものが $\LaTeX$として広まりました。 現在の多くのTeXシステムはこのLaTeXをもとに発展したものです。 それ以外にも、米国数学学会作成の AMSTeX、 縦書き日本語も扱えるpLaTeX2e、化学用に多用される ChemTeXなどがありますが、 全てを総称してTeXと呼んでいます。

一口知識

TeXはローマ文字ではなく、ギリシャ文字です。 従って「テックス」と発音してはいけません。 「テフ」あるいは「テック」と呼んでください。 TeXは、皆さんが最近学んだHTMLと同様に、マークアップ言語に分類されます。 HTMLでタグと呼んでいた <xxx>~</xxx>が \begin{xxx}~\end{xxx}に似ていると気がつくだけでも覚えが早くなるでしょう。 この例でもわかるように TeXでは「\」と「{ }」が非常に多用されています。 TeXでは xxx環境 と呼んでいます。

円記号問題 のために、¥と\で混乱するかもしれません。 今の段階で理解する必要は必ずしもありません。 (もちろん、円記号問題を理解できるなら、その方が良いに決まっているのですけれども。) TeXのテキスト中の \と¥は同じものだと思っていてください。

チュートリアル

まずは準備から

TeXの作業用として、ホームディレクトリ(Z:ドライブ)に tex という名前のフォルダを作ってください。 jwwwを作成した時と同じようにして作成します。

いよいよLaTeXを始めましょう。

最初のLaTeXファイル

TeXではいろんな事ができます。 逆に言えば、非常に沢山のコマンドがあります。 それらを「覚える」のは不可能です。 どんなことが出来るのかということは知っておく必要がありますが、 どのようにそれを書けばよいか、 ということまでは覚える必要はありません。 必要になったら、本やネットで調べて使いましょう。

秀丸エディタを使って枠内の内容のファイルを作成して、sample.tex という名前で保存してください。

\documentclass[12pt]{jarticle}
\usepackage[dvipdfm]{graphicx}   % 図を嵌め込む時に必要
% レイアウトの再設定
\setlength{\oddsidemargin}{-5mm}
\setlength{\evensidemargin}{-5mm}
\setlength{\textwidth}{170mm}
% マクロの定義
\newcommand{\bs}{{\tt\symbol{"5C}}}
% タイトル設定
\title{\LaTeX のサンプル}
\author{千葉順成}
\date{\today}
% ドキュメントの始まり
\begin{document}
\maketitle
% ここに順次 text を加えて、コンパイル (platex) &プレビュー (pdf viewer)!
\end{document}

保存の際には、下記の赤丸の場所に注意してください。

最初のLaTeX実行 (これは使いません)

秀丸エディタの「マクロ」→「TeX Module Control」を選択して、 「(TeXコンパイル etc&)プレビュー」を実行してください。

プレビュー画面にはタイトル等が表示されているはずです。 これであなたはTeXが使えるようになりました。
上図の最後の選択は後で使います。 DVIを選択すると、画面上に出力され、 PDFを選択するとファイルに出力されます。

コマンドプロンプトで実行 (こちらで実施します)

TeXは秀丸が実行しているわけではありません。 秀丸は単なるエディタです。 TeXにとって必ずしも良いエディタではありません。

やり始めれば分かりますが、特に慣れないうちは 入力ミスによるエラーが発生しがちです。 秀丸でやっていると、文法ミスは分かりますが、 画像が無いなどのエラーだと黒い画面(コマンドプロンプト)が 一瞬だけ現れてすぐに消えてしまいます。 それでは、どこでどんな原因で発生したのか分かりません。

その問題を解決するのは簡単です。 コマンドプロンプトを使うとエラーを表示してくれます。 コマンドプロンプトで以下のコマンドを入力してください。 なお、filenameには拡張子を付けてはいけません。

cd tex           カレントディレクトリを移動
dir              ファイルの存在を確認
platex filename   texからdviを作成 (filenameには拡張子を含めてはいけません。)
dvipdfm filename  dviからpdfを作成 (filenameには拡張子を含めてはいけません。)

TeX専用のエディタを使えば問題はないのですが、ここにはインストールされていません。 自分のパソコンでTeXを使いたい人は、このウェブページの最後に書いてある 「TeXのインストール」の項を読んでください。

最初のファイルの簡単な説明

説明のためにライン番号を付けたsample.texを書いておきます。 クリックすると出たり消えたりします。

sample.tex

 1: \documentclass[12pt]{jarticle}
 2: \usepackage[dvipdfm]{graphicx}   % 図を嵌め込む時に必要
 3: % レイアウトの再設定
 4: \setlength{\oddsidemargin}{-5mm}
 5: \setlength{\evensidemargin}{-5mm}
 6: \setlength{\textwidth}{170mm}
 7: % マクロの定義
 8: \newcommand{\bs}{{\tt\symbol{"5C}}}
 9: % タイトル設定
10: \title{\LaTeX のサンプル}
11: \author{千葉順成}
12: \date{\today}
13: % ドキュメントの始まり
14: \begin{document}
15: \maketitle
16: % ここに順次 text を加えて、コンパイル&プレビュー!
17: \end{document}
\documentclass
通常ファイルの1行目に書かれます。文書クラスと言います。[12pt]はオプションのひとつで 12pt の大きさのフォントを使いますという意味です。詳細はここを読んでください。
プリアンブル
\documentclassから\begein{document}の前までをプリアンブル(preamble)と呼んでいます。本文には一切表示されません。色々な設定を行います。詳細はここを読んでください。
本文
\begein{document}から\end{document}の間に本文を書きます。これが無ければ何も起こりません。
コメント
先頭あるいは行の中に%があると、その行のそれ以降は無視されます。
\usepackage
TeXには色んなパッケージが用意されています。この例では画像を扱うためのgraphicxパッケージを使いますと宣言しています。パッケージの詳細についてはここを読んでください。また、graphicxパッケージを使って可能になる処理の詳細はここを読んでください。
\newcommand
自分でコマンドを定義することができます。ここでは\bsと言うコマンドでバックスラッシュを定義しています。Windowsでshift_jis日本語コードを使う時には必要になるかもしれません。
\setlength
長さを定義できます。(TeXというのはプログラム言語です。長さを足したり引いたりすることもできます。)
\title
この文書の「タイトル」を { } の中に書きます。
\author
この文書の「著者」を { } の中に書きます。
\date
作成した年月日を自動的に文書に入れることができます。
\maketitle
タイトル、著者、日付をプレビューで示したように表示します。
\LaTeX
LaTeX のロゴを生成します。プレビューを見てください。 \LaTeX と次の「の」の間には半角スペースが必要です。その理由は後で分かるようになると思います。

PDFファイルを作ろう

少し前の図をみてください。 「後で使用」の矢印の先の 「出力ファイルタイプの変更(現在は.DVI)」をクリックしてPDFに変更してから 「コンパイル」してください。これは使いません。

これで、pdfファイルが作成されているはずです。エクスプローラでファイルの存在を確認してみましょう。

もう少し例を続けよう

以下の枠内の内容を最初のTeXファイルの例の「ここに順次 text を加えて、コンパイル&プレビュー!」 の行に加えて、コンパイル&プレビューをやってみてください。

\section{最初の章}
\subsection{その章の最初の節}
\subsection{この節では文字飾りの例を見てみよう}
\par
文字の大きさを自由に変えることができます。
通常の大きさは \bs normalsize と表現します。
{\small 小さな}、{\footnotesize もっと小さな}、通常のサイズ、
{\large 大きな}、{\Large もっと大きな}文字で書くことができます。
\par
簡単な上付き、下付きはインライン数式モードを使います。
こんな感じ${}^1$です。
文章を添え字にするのは少し面倒ですが、
例えば\raisebox{0.5ex}{\scriptsize 上付き添え字}とか
\raisebox{-0.5ex}{\scriptsize 下付き添え字}とかできます。
{\bf 強調}したり、\underline{下線を引く}ことも簡単です。\\
\noindent
ギリシャ文字はインライン数式モードで扱います。
$\alpha\beta\gamma$とこんな感じです。
こんなこと$\alpha^{\beta}_{\gamma}$もできちゃいます。

簡単な説明

  • 章(\section)、節(\subsection)は簡単ですよね。改行は必要な場所で自動的に行われます。強制的に改行したい場合は \\を用います。
  • \par は段落の始めを示し文頭が少しだけ字下がりします。字下がりさせたくない場合には \noindent を使います。
  • 文字の大きさの種類はもっと沢山ありますが、とりあえずは、ここに書いた例を知っていれば充分でしょう。
  • {\xxx …} は \xxx が影響する範囲を { と } の間に限定する際に 使用します。\xxx … \yyy … (\yyy は元に戻すためのコマンド) と書いても同じです。
  • $$$$ で挟まれた部分を「インライン数式モード」と言います。通常のモードではできないギリシャ文字や数式などを書くことができます。数式モードの中で「^」は上付き、「_」は下付きを示します。上付き、下付きの部分を {…} で囲います。(1文字の時は不要ですが、習慣として常に使うようにすると間違いが減ると思います。)
  • \raiseboxは2つ目の { } の内容を一つ目の { }で指定されただけ上下するコマンドです。
  • exは大体の文字サイズを表します。つまり、0.5exは文字の半分だけ上下するのに使います。

箇条書き

  • 箇条書きには次の3つがあります。
    1. 単純箇条書き (itemize)
    2. 番号付の箇条書き (enumerate)
    3. 記述付の箇条書き (description)
  • 箇条書きの項目を書くときには \item を用います。
  • \begin{xxxx} ~ \end{xxxx}の中に \item を書きます。一般にxxxx環境と呼んでいます。
\begin{itemize}
 \item 単純箇条書きの最初の項目です。
 \item 2つ目です
\end{itemize}
\begin{enumerate}
 \item 番号付箇条書きの最初の項目です。
 \item 2つ目です
\end{enumerate}

箇条書きの詳しい説明
もっと詳しい上級者向き
latexのサンプルファイル付き

数式を作ろう

数式はTeXが最も得意とするものです。 しかし、慣れないうちは書くのが難しいと感じるかもしれません。

数式にはインライン数式モードとディスプレイ数式モードがあります。 インライン数式は、文中に数式を書くためのもので、 ディスプレイ数式は数式のみの行をかくためのものです。

下記のウェブページを勉強すると分かりますが、 数式や記号をを楽に書くことができるパッケージが アメリカ数学会によって開発されています。 それを使うためには、プリアンブルに次の一行を 加えなければいけません。

\usepackage{amsmath,amssymb}

インライン数式モード

インライン数式は、ギリシャ文字、上付き、下付きなどを書くのに利用できます。
$$ のように $$ で挟まれた部分を「インライン数式モード」と言います。 通常のモードではできないギリシャ文字や数式などを書くことができます。 数式モードの中で「^」は上付き、「_」は下付きを示します。 上付き、下付きの部分を {…} で囲います。 (1文字の時は不要ですが、習慣として常に使うようにすると間違いが減ると思います。)

上記の「もう少し例を続けよう」に、ギリシャ文字や上付き・下付きの例が書いてあります。 また、\sumや分数を書くための\fracを使って、次のような例も書くことができます。

文章中の数式をインライン数式と呼び、
$\sum_{k=1}^{n}n=\frac{n(n+1)}{2}$ 
の様になります。

ギリシャ文字と記号

ディスプレイ数式モード

ディスプレイ数式を使うためには、 数式を \[ と \]で囲みます。

詳細はLaTeXコマンド集の「数式モード」を参考に 勉強しながらいろいろ試してみなさい。

LaTeX数式を画像ファイルとして作成してくれるサイトがあります。
数式を画像ファイルへ(LaTeXコマンドを知らなくても使えます。便利ですよ)

表を作ろう

表を作成するには、table環境とtabular環境を使用します。基本形は次のようになります。 なお、indent(インデント;行の先頭の字下げのこと)は見やすくなるようにしているだけで、 コンピュータにとっては不要です。

\begin{table}[位置指定]
  \begin{tabular}{列指定}
    表本体・・・
  \end{tabular}
\end{table}

詳しい解説は次のリンクにあるので、読みながらいろいろ試してみなさい。

LaTeXコマンド集の中の「表組みの基本」
LaTeXサンプルファイル付き

使ってみると分かるように、結構面倒です。 実は、excelの表をlatexに変換してくれるexcelのアドインがあります。

エクセルのアドインとは
もう一つの解説 

excel2latex--英語です。同じ名前の日本人が開発したアドインもありますが、 これとは別モノです。新しいエクセルで動作するかどうかはチェックされていません。

画像を文書に埋め込もう

TeX文書に画像ファイルを埋め込むにはいくつかの方法があります。 ここでは一番汎用に使える方法を示します。

文書の先頭部分(プリアンプル)に以下の一行を加えておきます。 (本授業のサンプルには既に入っています。)

\usepackage[dvipdfm]{graphicx}

画像ファイルを埋め込むための基本形は次の通りです。

\begin{figure}[位置指定]
  \includegraphics[オプション]{ファイル名}
\end{figure}

図の番号や説明(タイトル)を付け加えた次の記述がよく使われます。

\begin{figure}[位置指定]
  \begin{center} %センタリングする
    \includegraphics[オプション]{ファイル名}
    \caption{タイトル名} %タイトルをつける
    \label{ラベル} %ラベルをつけ図の参照を可能にする
  \end{center}
\end{figure}

\label{ラベル}は\ref{ラベル}と対で使用します。 図を後で追加すると図の番号が自動的に置き換わるなど、 便利な使い方ができます。 現時点では覚えなくても結構ですが、そのようなことができるということを 頭の片隅にでも置いてください。

上記の「位置指定」や「オプション」をどのように書けばよいかの詳細は以下のウェブページに詳しく書いています。

ファイル名には拡張子も書かなければいけないことに注意してください。

epsファイル以外の場合には次の小節も読んでください。 bbファイルを作成するとpngやjpgファイルもepsファイルと同様に使用することができます。

画像ファイルの種類

TeXで扱える画像ファイルは、かつては epsファイル (Encapsulated PostScript)だけでした。 epsファイルというのは、psファイル (PostScript)に画像サイズの情報など が付け加えられたフォーマットです。

epsファイル以外の jpgファイルや pngファイルを埋め込む一番簡単な方法は次の通りです。 前述のように、epsファイルには画像サイズの情報などが含まれています。 他のフォーマットの画像ファイルの場合は、その情報を加えてやれば良いわけです。 そのためには ebb というソフトウェアを使用します。 ebbはTeXをインストールすると自動的に使えるようになります。

コマンドプロンプトで次の操作を行ってください。

cd tex    画像ファイルがあるフォルダにワーキングディレクトリを移動する
dir       ホントにそこにファイルがあるの?
ebb hogehoge.png  bbファイルを生成 (この場合は拡張子も書かないといけません。)
dir       bbファイルができたことを確認

hogehogeがファイル名です。自分のファイル名に置き換えてください。 ebbコマンドを実行すると、hogehoge.bbというファイルが生成されるはずです。 コマンドプロンプトで dirコマンドを使って確かめてみなさい。 bbファイルは単に画像ファイルの情報を追加するだけのものです。 画像ファイルの拡張子はあくまでもpngやjpgです。bbではありませんのでご注意。

bbファイルは普通のテキストファイルです。 興味があったら、エディタでその内容を確認してください。

TeXで作図しよう

こんなことも出来ますということです。この部分を練習する必要はありません。

写真はもちろんのこと、図形を書くときも 通常は上記のように画像ファイルを作成して それを埋め込むのが普通です。

あまり知られていないし、使われてもいないのですが、 TeXそのものにも図形を描く機能が備わっています。

picture環境

TikZパッケージ

上記のpicture環境では、直線や円などの簡単な図形しか扱うことができません。 TeXで図形やグラフを直接記述するためのパッケージがいくつか開発されています。 その中で最も便利なものがTikZパッケージです。

何でわざわざTeXで図やグラフを書くのだろう?と疑問に感じた人は次のページを読んでみよう。

英語のマニュアルやチュートリアルは充実しているようですが、日本語のドキュメントはあまりありません。 九州大学付属図書館に日本語ドキュメントがありました。

この授業でも実施するグラフ等を書くためのgnuplotを組み合わせると、非常に便利な使い方ができます。

沢山の例がありますが、英語です。

プレゼンテーションでも利用できます

これも「こんな事もできるよ」という例です。この授業で実習する必要はありません。

文書をLaTeXで書いている人にとっては、プレゼンテーションのために パワーポイントなどで同じことを繰り返して書くのは馬鹿げています。 LaTeXには、プレゼンテーション用の便利な使い方も用意されています。

TeXのインストール

昔はTeXをインストールするのは一仕事でした。 あちこちからファイルをダウンロード/インストールしなければならなかったからです。 今も事情は同じですが、それを自動的に実行してくれる素晴らしいソフトが使えるようになっています。

TeXインストーラー3がそれです。

通常はデフォルトの設定のまま実行すれば自動的に必要なソフトウェアをインストールしてくれます。

  • もし失敗しても、再度実行すると残りを全部自動的にやってくれます
  • オプションでさまざまな変更もできるようです

デフォルトのエディタはTeXWorksのようです。少し使ってみたのですが、私的にはEasyTeXの方が使いやすいと 感じています。以前はwinshellを使っていたのですが・・・私のお薦めはEasyTeXです。

EasyTeX (TeX Wiki)

  • ツールの設定はTeXWikiに書いてあるのとは違う設定にしています。
    • program0 タイトル(dvipdfmx); プログラム(C:\w32tex\bin\dvipdfmx.exe); 実行時引数(%n.dvi)
    • program1 タイトル(pdf閲覧); プログラム(cmd.exe /c start); 実行時引数(%n.pdf)

W32tex 日本語TeXを扱うためのパッケージ

リンク集

LaTeXコマンド集     一番分かり易いコマンド集
TeX Wiki         TeXの全てはここに・・・
ウィキブック・TeX/LaTeX

以下は先生のためのリンク集。
スペースを変えるマクロ
式の体裁を変えるマクロ
良く書かれた解説書

追加情報

TeXは日々進化しています。(進化しすぎてついていけない8-O) 最近、次の文書を見つけました。古いかもしれないことを教えていたかもしれません。
使ってはいけないLaTeXコマンド (そんなに気にすることはないと思っていますが・・・)

/home/chibaj/public_html/doku/data/pages/1lecture/1ph_comp/thema/latex.txt · 最終更新: 2016/05/14 02:32 by junsei
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