latex

LaTeX スキル

1. 概要

LaTeX は、高品質な文書を作成するためのマークアップ言語および組版システムです。複雑な書式、数式、相互参照、参考文献を含む構造化文書に優れています。

LaTeX を使う場面：

• 学術論文、学術誌への投稿
• 修士論文、博士論文
• 技術文書
• CV、履歴書
• プレゼンテーション（Beamer）
• 書籍、レポート、手紙

主な概念：

概念	説明
プリアンブル	\begin{document} より前のすべての内容 — クラス、パッケージ、設定
本文	\begin{document} と \end{document} の間の内容
コマンド	\ で始まります。例：\textbf{bold}。省略可能な引数は []、必須の引数は {} で囲みます
環境	範囲を指定して書式を設定する \begin{name}...\end{name} ブロック
パッケージ	プリアンブルで \usepackage{name} を使って読み込む拡張機能

2. 文書構造

文書クラス

\documentclass[options]{class}

クラス	用途
article	短い文書、論文、課題
report	章を含む長めの文書
book	書籍（前付・後付、章）
beamer	プレゼンテーション／スライド
letter	正式な手紙
memoir	柔軟なクラス — article／report／book を置き換えます

よく使うクラスオプション

\documentclass[12pt,a4paper,twocolumn,draft]{article}

オプション	値
文字サイズ	10pt、11pt、12pt
用紙	a4paper、letterpaper、a5paper
段組み	onecolumn、twocolumn
印刷面	oneside、twoside
ドラフト	draft（はみ出したボックスを表示し、画像を省略します）

最小構成の文書

\documentclass[12pt,a4paper]{article}

% === PREAMBLE ===
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[T1]{fontenc}
\usepackage{amsmath, amssymb}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{hyperref}

\title{My Document}
\author{Author Name}
\date{\today}

% === BODY ===
\begin{document}
\maketitle
\tableofcontents

\section{Introduction}
Content here.

\end{document}

3. テキストの書式設定

スタイルコマンド

コマンド	結果
\textbf{text}	太字
\textit{text}	斜体
\underline{text}	下線付き
\emph{text}	強調（斜体、すでに斜体の場合は正体）
\texttt{text}	等幅
\textsc{text}	スモールキャピタル
\textsf{text}	サンセリフ

文字サイズ

最小から最大の順：

\tiny  \scriptsize  \footnotesize  \small  \normalsize
\large  \Large  \LARGE  \huge  \Huge

次のように使います：{\large This text is large.} または環境として使用します。

フォントファミリー

コマンド	宣言	ファミリー
\textrm{}	\rmfamily	セリフ（ローマン）
\textsf{}	\sffamily	サンセリフ
\texttt{}	\ttfamily	等幅

配置

\begin{center}    Centered text.    \end{center}
\begin{flushleft} Left-aligned.     \end{flushleft}
\begin{flushright} Right-aligned.   \end{flushright}

インラインでは、\centering、\raggedright、\raggedleft も使えます。

間隔

\vspace{1cm}          % vertical space
\hspace{2em}          % horizontal space
\vfill                % stretch vertical
\hfill                % stretch horizontal
\\[0.5cm]             % line break with extra space
\setlength{\parskip}{0.5em}   % paragraph spacing
\setlength{\parindent}{0pt}   % remove paragraph indent
\noindent             % suppress indent for one paragraph

行間（setspace パッケージが必要です）：

\usepackage{setspace}
\onehalfspacing    % or \doublespacing, \singlespacing

特殊文字

次の文字はエスケープする必要があります。

文字	LaTeX	文字	LaTeX
%	\%	$	\$
&	\&	#	\#
_	\_	{	\{
}	\}	~	\textasciitilde
^	\textasciicircum	\	\textbackslash

4. 文書の構成

セクション分け

\part{Part Title}           % only in report/book
\chapter{Chapter Title}     % only in report/book
\section{Section}
\subsection{Subsection}
\subsubsection{Subsubsection}
\paragraph{Paragraph}
\paragraphsub{Subparagraph}

アスタリスク付きの形式（\section*{}）では、番号と目次項目が省略されます。

目次

\tableofcontents    % requires two compilations
\listoffigures
\listoftables

リスト

% Bulleted
\begin{itemize}
  \item First item
  \item Second item
\end{itemize}

% Numbered
\begin{enumerate}
  \item First
  \item Second
\end{enumerate}

% Labeled
\begin{description}
  \item[Term] Definition here.
\end{description}

enumitem パッケージでカスタマイズできます。

\usepackage{enumitem}
\begin{enumerate}[label=(\alph*), start=1]

相互参照

\section{Methods}\label{sec:methods}
See Section~\ref{sec:methods} on page~\pageref{sec:methods}.

hyperref を使う場合は、\autoref{sec:methods} を使うと「Section 2」のようなテキストが自動的に表示されます。

ルール： \label は必ず、\caption（フロートの場合）の後、またはセクション分けコマンドの後に配置してください。

脚注

This has a footnote.\footnote{Footnote text here.}

5. 数学

インライン数式とディスプレイ数式

Inline: $E = mc^2$ or \(E = mc^2\)

Display:
\[ E = mc^2 \]

% Numbered equation:
\begin{equation}\label{eq:einstein}
  E = mc^2
\end{equation}

必須パッケージ

\usepackage{amsmath}    % align, cases, matrices, etc.
\usepackage{amssymb}    % extra symbols (ℝ, ℤ, etc.)
\usepackage{mathtools}  % extends amsmath (dcases, coloneqq, etc.)

よく使う構文

% Fractions
\frac{a}{b}          \dfrac{a}{b}  (display-size)

% Roots
\sqrt{x}             \sqrt[3]{x}

% Sub/superscripts
x_{i}   x^{2}   x_{i}^{2}   a_{i,j}

% Sums, products, integrals
\sum_{i=1}^{n} x_i      \prod_{i=1}^{n} x_i
\int_{0}^{\infty} f(x)\,dx
\lim_{x \to \infty} f(x)

% Brackets (auto-sized)
\left( \frac{a}{b} \right)
\left[ ... \right]
\left\{ ... \right\}

行列

\begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix}   % (a b; c d)
\begin{bmatrix} a & b \\ c & d \end{bmatrix}   % [a b; c d]
\begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix}   % |a b; c d| (determinant)
\begin{Bmatrix} a & b \\ c & d \end{Bmatrix}   % {a b; c d}

位置を揃えた数式

\begin{align}
  f(x) &= x^2 + 2x + 1 \label{eq:f} \\
  g(x) &= x^3 - 1       \label{eq:g}
\end{align}

% No numbering:
\begin{align*}
  a &= b + c \\
  d &= e + f
\end{align*}

場合分け

f(x) = \begin{cases}
  x^2  & \text{if } x \geq 0 \\
  -x^2 & \text{if } x < 0
\end{cases}

ギリシャ文字

小文字	コマンド	大文字	コマンド
α	\alpha	Α	A
β	\beta	Β	B
γ	\gamma	Γ	\Gamma
δ	\delta	Δ	\Delta
ε	\epsilon、\varepsilon	Ε	E
θ	\theta	Θ	\Theta
λ	\lambda	Λ	\Lambda
μ	\mu	—	—
π	\pi	Π	\Pi
σ	\sigma	Σ	\Sigma
φ	\phi、\varphi	Φ	\Phi
ω	\omega	Ω	\Omega

一般的な数学記号

記号	コマンド	記号	コマンド
≤	\leq	≥	\geq
≠	\neq	≈	\approx
±	\pm	×	\times
÷	\div	·	\cdot
∈	\in	∉	\notin
⊂	\subset	⊆	\subseteq
∪	\cup	∩	\cap
∞	\infty	∂	\partial
∇	\nabla	∀	\forall
∃	\exists	→	\to, \rightarrow
⇒	\Rightarrow	⇔	\Leftrightarrow
ℝ	\mathbb{R}	ℤ	\mathbb{Z}
…	\dots, \ldots, \cdots

6. 表

基本的な表

\begin{table}[htbp]
  \centering
  \caption{Results summary}\label{tab:results}
  \begin{tabular}{lcrp{4cm}}
    \toprule
    Name & Count & Score & Description \\
    \midrule
    Alpha & 10 & 95.2 & First entry \\
    Beta  & 20 & 87.1 & Second entry \\
    \bottomrule
  \end{tabular}
\end{table}

列指定子

指定子	配置
l	左揃え
c	中央揃え
r	右揃え
p{width}	段落（上揃え、固定幅）
m{width}	中央揃えの段落（array が必要）
`	`

主なパッケージ

\usepackage{booktabs}   % \toprule, \midrule, \bottomrule (professional rules)
\usepackage{multirow}   % \multirow{nrows}{width}{text}
\usepackage{longtable}  % tables spanning multiple pages
\usepackage{tabularx}   % auto-width X columns

複数列・複数行

\multicolumn{3}{c}{Spanning header} \\
\multirow{2}{*}{Tall cell}

7. 図と画像

\usepackage{graphicx}

\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \includegraphics[width=0.8\textwidth]{images/photo.png}
  \caption{A descriptive caption.}\label{fig:photo}
\end{figure}

includegraphics のオプション

オプション	例
width	width=0.5\textwidth
height	height=5cm
scale	scale=0.75
angle	angle=90
trim	trim=1cm 2cm 1cm 2cm, clip（左、下、右、上）

フロートの配置

指定子	意味
h	ここ（おおよそ）
t	ページ上部
b	ページ下部
p	フロート専用ページ
!	内部制限を上書き
H	正確にここ（float パッケージが必要）

サブ図

\usepackage{subcaption}

\begin{figure}[htbp]
  \centering
  \begin{subfigure}[b]{0.48\textwidth}
    \includegraphics[width=\textwidth]{img1.png}
    \caption{First}\label{fig:sub1}
  \end{subfigure}
  \hfill
  \begin{subfigure}[b]{0.48\textwidth}
    \includegraphics[width=\textwidth]{img2.png}
    \caption{Second}\label{fig:sub2}
  \end{subfigure}
  \caption{Both images}\label{fig:both}
\end{figure}

8. 参考文献と引用

BibTeX のワークフロー

1. references.bib を作成します：

@article{smith2023,
  author  = {Smith, John and Doe, Jane},
  title   = {An Important Paper},
  journal = {Journal of Examples},
  year    = {2023},
  volume  = {42},
  pages   = {1--15},
  doi     = {10.1234/example}
}

@book{knuth1984,
  author    = {Knuth, Donald E.},
  title     = {The {\TeX}book},
  publisher = {Addison-Wesley},
  year      = {1984}
}

2. 文書内で：

\usepackage{natbib}  % or use biblatex
\bibliographystyle{plainnat}

As shown by \citet{smith2023}...  % Smith and Doe (2023)
This is known \citep{smith2023}.  % (Smith and Doe, 2023)

\bibliography{references}

3. コンパイルします：pdflatex → bibtex → pdflatex → pdflatex

BibLaTeX のワークフロー（最新）

\usepackage[backend=biber, style=authoryear]{biblatex}
\addbibresource{references.bib}

\textcite{smith2023}   % Smith and Doe (2023)
\parencite{smith2023}  % (Smith and Doe, 2023)

\printbibliography

コンパイルします：pdflatex → biber → pdflatex → pdflatex

natbib と biblatex の比較

機能	natbib	biblatex
バックエンド	BibTeX	Biber（推奨）
柔軟性	限定的なスタイル	高度なカスタマイズが可能
Unicode	サポートが不十分	完全にサポート
推奨用途	既存のプロジェクト	新しいプロジェクト

9. コードリスト

verbatim

\begin{verbatim}
def hello():
    print("Hello, world!")
\end{verbatim}

Inline: \verb|some_code()|

listings パッケージ

\usepackage{listings}
\usepackage{xcolor}

\lstdefinestyle{mystyle}{
  basicstyle=\ttfamily\small,
  keywordstyle=\color{blue},
  commentstyle=\color{gray},
  stringstyle=\color{red},
  numbers=left,
  numberstyle=\tiny,
  frame=single,
  breaklines=true
}

\begin{lstlisting}[language=Python, style=mystyle, caption={Example}]
def factorial(n):
    """Compute factorial."""
    if n <= 1:
        return 1
    return n * factorial(n - 1)
\end{lstlisting}

minted パッケージ（より見やすい表示、Pygments が必要）

\usepackage{minted}

\begin{minted}[linenos, frame=lines, fontsize=\small]{python}
def factorial(n):
    if n <= 1:
        return 1
    return n * factorial(n - 1)
\end{minted}

次のコマンドでコンパイルします：pdflatex -shell-escape document.tex

10. プレゼンテーション（Beamer）

\documentclass{beamer}
\usetheme{Madrid}          % or: Berlin, Warsaw, Metropolis, etc.
\usecolortheme{default}    % or: beaver, crane, dolphin, etc.

\title{My Presentation}
\author{Author}
\date{\today}

\begin{document}

\begin{frame}
  \titlepage
\end{frame}

\begin{frame}{Outline}
  \tableofcontents
\end{frame}

\section{Introduction}
\begin{frame}{Introduction}
  \begin{itemize}
    \item<1-> First point (appears on slide 1+)
    \item<2-> Second point (appears on slide 2+)
    \item<3-> Third point
  \end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}{With Columns}
  \begin{columns}
    \begin{column}{0.5\textwidth}
      Left content
    \end{column}
    \begin{column}{0.5\textwidth}
      Right content
    \end{column}
  \end{columns}
\end{frame}

\end{document}

人気のテーマ： Madrid、Berlin、Metropolis（モダンでシンプル）、Warsaw、CambridgeUS

オーバーレイコマンド

コマンド	効果
\pause	コンテンツを段階的に表示
\onslide<2>{text}	スライド 2 のみで表示
\only<1>{text}	スライド 1 のみで表示（スペースを確保しない）
\visible<2->{text}	スライド 2 以降で表示
\alert<2>{text}	スライド 2 で強調表示

11. ページレイアウト

余白（geometry）

\usepackage[margin=2.5cm]{geometry}
% or:
\usepackage[top=3cm, bottom=3cm, left=2cm, right=2cm]{geometry}

ヘッダーとフッター（fancyhdr）

\usepackage{fancyhdr}
\pagestyle{fancy}
\fancyhf{}                          % clear all
\fancyhead[L]{Left Header}
\fancyhead[R]{\rightmark}          % current section
\fancyfoot[C]{\thepage}            % page number center
\renewcommand{\headrulewidth}{0.4pt}

ページ番号

\pagenumbering{roman}   % i, ii, iii (for front matter)
\pagenumbering{arabic}  % 1, 2, 3 (for main content)
\thispagestyle{empty}   % no number on this page

複数段組み

\usepackage{multicol}
\begin{multicols}{2}
  Content in two columns...
\end{multicols}

12. よく使うパッケージのリファレンス

パッケージ	用途
amsmath	数式環境を拡張します
amssymb	数学記号を追加します（ℝ、ℤなど）
mathtools	amsmathを拡張します
graphicx	画像を挿入します
hyperref	クリック可能なリンクとPDFメタデータを設定します
geometry	ページの余白と寸法を設定します
booktabs	プロフェッショナルな表の罫線を設定します
multirow	表の複数行にまたがるセルを設定します
longtable	複数ページにわたる表を作成します
tabularx	表の列幅を自動調整します
xcolor	色をサポートします
listings	コードを掲載します
minted	構文強調表示付きのコードを掲載します（Pygmentsが必要です）
tikz	プログラムで図やダイアグラムを作成します
pgfplots	データをプロットします（TikZを基盤とします）
fancyhdr	ヘッダーとフッターをカスタマイズします
setspace	行間を設定します
enumitem	リスト環境をカスタマイズします
subcaption	サブ図とサブ表を作成します
float	フロートの配置を細かく制御します（[H]配置）
babel	言語とハイフネーションをサポートします
inputenc	入力エンコーディングを設定します（utf8）
fontenc	フォントエンコーディングを設定します（T1）
microtype	マイクロタイポグラフィを改善します
cleveref	スマートな相互参照を設定します（\cref）
siunitx	SI単位と数値の書式を設定します
algorithm2e	アルゴリズムの擬似コードを作成します
natbib	引用を管理します
biblatex	最新の参考文献管理を行います
csquotes	文脈に応じた引用符を使用します
url	URLを組版します
caption	キャプションの書式をカスタマイズします
appendix	付録を管理します

読み込み順のヒント： hyperrefは最後（または最後に近い位置）で読み込みます。例外として、cleverefはhyperrefの後に読み込みます。

13. コンパイル

エンジン

エンジン	使用する場合
pdflatex	デフォルトです。最も互換性があります。ASCII／ラテン文字の入力に対応します。
xelatex	システムフォント（TTF/OTF）や完全なUnicode対応が必要な場合
lualatex	システムフォントとLuaスクリプト、完全なUnicode対応が必要な場合

コンパイル手順

# Basic document
pdflatex document.tex

# With bibliography (BibTeX)
pdflatex document.tex
bibtex document
pdflatex document.tex
pdflatex document.tex

# With bibliography (Biber/BibLaTeX)
pdflatex document.tex
biber document
pdflatex document.tex
pdflatex document.tex

# Automated (recommended)
latexmk -pdf document.tex           # pdflatex
latexmk -xelatex document.tex       # xelatex
latexmk -lualatex document.tex      # lualatex
latexmk -pdf -pvc document.tex      # continuous preview

よくあるエラーと修正方法

エラー	原因	修正方法
Undefined control sequence	入力ミス、またはパッケージの不足	スペルを確認し、\usepackageを追加します
Missing $ inserted	数式モード外で数式記号を使用しています	$...$で囲みます
Missing \begin{document}	プリアンブルにエラーがあります	プリアンブルの入力ミスを確認します
File not found	パスが間違っている、またはファイルがありません	ファイル名とパスを確認し、拡張子も確認します
Overfull \hbox	行が長すぎます	言い換えるか、\allowbreakを追加するか、\sloppyを使用します
Undefined citation	参考文献エントリーがない、またはbibtexを実行していません	bibtex/biberを実行し、.bibのキーを確認します
Too many unprocessed floats	図がキューに多く積まれています	\clearpageを追加するか、[H]を使用します
Dimension too large	画像の拡大縮小に問題があります	width／heightの値を確認します
Package clash	2つのパッケージが競合しています	どちらか一方を読み込み、互換性に関するドキュメントを確認します

ログファイルの確認

• .logファイルでエラーの詳細な状況を確認します
• エラーは!で始まる行に表示されます
• 警告はLaTeX Warning:またはPackage xyz Warning:として表示されます
• Rerun to get cross-references right → 再度コンパイルします

14. ヒントとベストプラクティス

1. 複数ファイルのプロジェクト： \input{chapters/intro}（インラインで挿入）または\include{chapters/intro}（\clearpageを追加し、\includeonlyを有効にします）を使用します
2. カスタムプリアンブル： パッケージの読み込みをpreamble.styまたはpreamble.texに移動し、\input{preamble}で読み込みます
3. キャプションの後にラベルを付ける： \caption{...}\label{fig:x}の順にします。逆にはしないでください
4. 改行されないスペース： Figure~\ref{fig:x}、Section~\ref{sec:y}のようにします。これにより、番号の前で改行されなくなります
5. ドラフトモード： \documentclass[draft]{article}を使用します。コンパイルが速くなり、幅が超過したボックスが表示されます
6. フロート内ではcenterではなく\centeringを使用します（余分な垂直方向の間隔を避けられます）
7. 段落の区切りに\\を使わず、空行を使用します
8. booktabsを使用： プロフェッショナルな表では、\hlineや縦線を使わないでください
9. microtypeを使用： 手間をかけずにタイポグラフィを改善できます
10. cleverefを使用： \cref{fig:x}を使うと、「Figure 1」のようなテキストが自動生成されます
11. バージョン管理： LaTeXはプレーンテキストなので、Gitを使用します
12. 1行に1文を記述します。バージョン管理で差分が見やすくなります

15. クイックリファレンス

よく使うコマンド

タスク	コマンド
太字	\textbf{text}
斜体	\textit{text}
等幅フォント	\texttt{text}
セクション	\section{Title}
参照	\ref{label}
引用	\cite{key}
脚注	\footnote{text}
画像	\includegraphics[width=\textwidth]{file}
URL	\url{https://...} or \href{url}{text}
リスト項目	\item
改ページ	\newpage or \clearpage
コメント	% comment
インライン数式	$E=mc^2$
別行立て数式	\[ E=mc^2 \]
分数	\frac{a}{b}

数学演算子

コマンド	記号	コマンド	記号
\sin	sin	\cos	cos
\tan	tan	\log	log
\ln	ln	\exp	exp
\min	min	\max	max
\lim	lim	\sum	Σ
\prod	Π	\int	∫

矢印

コマンド	記号
\rightarrow, \to	→
\leftarrow	←
\leftrightarrow	↔
\Rightarrow	⇒
\Leftarrow	⇐
\Leftrightarrow	⇔
\mapsto	↦
\uparrow	↑
\downarrow	↓

参考資料

• LaTeX Project のドキュメント
• Overleaf の学習資料
• CTAN — Comprehensive TeX Archive Network
• LaTeX2e：非公式リファレンスマニュアル
• Detexify — 記号を描いてコマンドを検索