LaTeXで数式を書く

数学のレポートなどを \(\LaTeX\) で書きたいと思いませんか?

環境構築などは各自で頑張ってもらうとして、数式の書き方などをまとめます。

そこそこ書いたことのある人は前半は飛ばして、後半をチートシート代わりにでも使ってください。

内容はちょっとずつ書き足します。

前準備

余白などの調整

数式の書き方の前に一つだけ。

デフォルトのままだと余白がかなり広いので、以下のような設定をプリアンブルに書くといいでしょう。

プリアンブルとは\documentclassから\begin{document}の間の部分のことです。
\setlength{\textwidth}{\fullwidth}
\setlength{\textheight}{40\baselineskip}
\addtolength{\textheight}{\topskip}
\setlength{\voffset}{-0.2in}
\setlength{\topmargin}{0pt}
\setlength{\headheight}{0pt}
\setlength{\headsep}{0pt}

タイトルの作成

最初のページ先頭にタイトル、名前、日付を表示します。

まず、プリアンブルに以下を書きます。

\title{hoge}
\author{fuga}

次にdocument環境の先頭に以下を書きます。

\maketitle

すると、このように出力されるはずです。

日付は\dateで指定できるのですが、省略するとビルドした日付が自動的に入ります。

日付を出力したい場合は\date{}を書いておくと消えます。

基本的な数式

注意すべき点があるものを書きます。

記号

\(+-=<>\)以外はコマンドで打ちます。

コマンド例1

\[
    \neq\simeq\fallingdotseq\equiv
\]

出力1

\[\neq\simeq\fallingdotseq\equiv\]


コマンド例2

\[
    \geqq\geq\leqq\leq\gg\ll
\]

出力2

\[\geqq\geq\leqq\leq\gg\ll\]


コマンド例3

\[
    \times\cdot\pm\mp\cdots
\]

出力3

\[\times\cdot\pm\mp\cdots\]


コマンド例4

\[
    \in\ni\notin\subset\supset\cap\cup
\]

出力4

\[\in\ni\notin\subset\supset\cap\cup\]

ギリシア文字

\英語名で出力できます。ただし、\(o\) (オミクロン)は「o」と同じなのでコマンドはありません。

コマンド例

\[
    \alpha\beta\gamma\delta\epsilon\zeta\eta\theta
\]

出力

\[\alpha\beta\gamma\delta\epsilon\zeta\eta\theta\]

このほかにも、変体文字や変体文字があります。

コマンド例

\[
    \varepsilon\Gamma\Delta\Psi
\]

出力

\[\varepsilon\Gamma\Delta\Psi\]

累乗、添字

コマンド例

\[
    (a+b)^2,a_n
\]

出力

\[(a+b)^2,a_n\]

上付き、下付き文字が2文字以上のときは{}で括ります

コマンド例

\[
    e^{2\pi}+e^{-2\pi},a_{ij}
\]

出力

\[e^{2\pi}+e^{-2\pi},a_{ij}\]

総和

コマンド例

\[
    \sum_{k=1}^{2n} a_k
\]

出力

\[\sum_{k=1}^{2n} a_k\]

なお、「$」で囲った箇所で数式を書く場合は \(\sum_{k=1}^{2n}\) のように表示されますが

$\displaystyle \sum_{k=1}^{2n}$

のように\displaystyleをつけることで、先ほどと同じように出力されます。

極限

コマンド例

\[
    \lim_{n\to\infty}a_n
\]

出力

\[\lim_{n\to\infty}a_n\]

\inftyで \(\infty\) になります。

三角関数、双曲線関数

普通にsinと打つと \(sin\)のようになってしまうので、ローマン体にするために次のように書きます。

コマンド例

\[
    \sin\cos\tan\sinh\cosh\tanh
\]

出力

\[\sin\cos\tan\sinh\cosh\tanh\]

逆関数は^{-1}を用いるか、三角関数の場合はコマンドで書けます。

コマンド例

\[
    \sin^{-1}\arcsin\sinh^{-1}
\]

出力

\[\sin^{-1}\arcsin\sinh^{-1}\]

積分

コマンド例1

\[
    \int f(x) dx,\int_0^{\pi}\sin x dx
\]

出力

\[\int f(x)dx,\int_0^{\pi}\sin x dx\]


コマンド例2

\[
    \int_0^1 x dx=\left[\frac{1}{2}x^2\right]_0^1=\frac{1}{2}
\]

出力

\[ \int_0^1 x dx=\left[\frac{1}{2}x^2\right]_0^1=\frac{1}{2}\]

\left[, \right]で括弧の大きさがイマイチなときは、\Bigl[, \Bigr]あたりを使ってみてください。

やや特殊な数式

行列

amsmathパッケージを使うと楽にかけます。

使う場合は、プリアンブルに以下を書いてください。

\usepackage{amsmath,amssymb}

コマンド例1

\[
    \begin{pmatrix}
        a & b \\
        c & d
    \end{pmatrix}
\begin{bmatrix} a & b \\ c & d \\ \end{bmatrix}
\begin{vmatrix} a & b \\ c & d \end{vmatrix} \]

出力

\[\begin{pmatrix}a&b\\c&d\end{pmatrix}\begin{bmatrix}a&b\\c&d\end{bmatrix}\begin{vmatrix}a&b\\c&d\end{vmatrix}\]


コマンド例2

\[
    \begin{pmatrix}
        a_{11} & \cdots & a_{1j} & \cdots & a_{1m} \\
        \vdots & \ddots &        &        & \vdots \\
        a_{i1} &        & a_{ij} &        & a_{im} \\
        \vdots &        &        & \ddots & \vdots \\
        a_{n1} & \cdots & a_{nj} & \cdots & a_{nm}
    \end{pmatrix}
\]

出力

\[ \begin{pmatrix} a_{11} & \cdots & a_{1j} & \cdots & a_{1m}\\ \vdots & \ddots & & & \vdots \\ a_{i1} & & a_{ij} & & a_{im} \\ \vdots & & & \ddots & \vdots \\ a_{n1} & \cdots & a_{nj} & \cdots & a_{nm} \end{pmatrix}\]

ベクトル

コマンド例

\vec{v}=(1,2,0),\overrightarrow{\mathrm{PQ}}

出力

\[\vec{v}=(1,2,0),\overrightarrow{\mathrm{PQ}}\]


太字でベクトルを表したい場合は、プリアンブルに以下を書いてください。

\usepackage{bm}

コマンド例

\[
    \bm{v}=
    \begin{pmatrix}
        0 \\
        1 \\
        2
    \end{pmatrix}
\]

出力

\[ \boldsymbol{v}= \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 2 \end{pmatrix}\]

白抜き文字

先ほどと同じようにamsmathとamssymbを読み込んでください。

コマンド例

\[
    \mathbb{N}\subset\mathbb{Z}\subset\mathbb{Q}\subset\mathbb{R}\subset\mathbb{C}
\]

出力

\[\mathbb{N}\subset\mathbb{Z}\subset\mathbb{Q}\subset\mathbb{R}\subset\mathbb{C}\]

多重添字

\(\lim\) や \(\sum\) などの下に二段以上書きたい場合です。

コマンド例

\[
    \lim_{\substack{x\to\infty \\ y\to\infty}}f(x,y)
\]
\[
    \sum_{\substack{1\leq i,j\leq n \\ i\nq j}}a_{ij}
\]

出力

\[\lim_{\substack{x\to\infty \\ y\to\infty}}f(x,y)\]\[\sum_{\substack{1\leq i,j\leq n \\ i\neq j}}a_{i,j}\]

参考

LaTeXコマンド集TeXテンプレート – [物理のかぎしっぽ]

コメント