ＴｅＸを使う その２

• テーブル（表）をつくる
• 図を挿入する
• 数式を書く

まずテーブルを使った LaTeX ファイルの例 table.tex を、 前回作った tex というディレクトリーに保存し（リンクをクリック）、 コンパイルを行ない表示してみる。

• 非ＧＵＩ環境で table.tex をコンパイルし見るために、 アプリケーションランチャーから kterm を起動する
• kterm のウィンドウ上で以下のコマンドを打つ（table.tex は tex というディレクトリーに保存されているとする）

     cd tex
     latex table
     latex table
     xdvi -s 4 table
  

• 上のコマンドで latex コマンドを２回実行しているのは間違いでは無いので、 必ず２回実行すること。 xdvi の出力を見ると１ページ目の下の方にテーブルが入っている。 LaTeX を使うとこのようなテーブルが書けるが、 この例のテーブルは余り奇麗では無い。 テーブルの書き方を理解しつつ、 テーブルが奇麗になるように手直しする。

• table.tex の中身を見るのと修正のために gEdit を起動し table.tex を開く
• ファイルの中を見て推定出来るように、テーブルは \begin{table} と \end{table} で挟まれた部分で書かれているようだ。 前回 LaTeX では \begin と \end が対応した形のコマンドがあると言ったが、 まさにこの場合がその例。 \begin と \end の間を見てみると更に \begin{tabular} と \end{tabular} で囲まれた部分がる。 この様に \begin と \end は何重にも入れ子にすることができる。
• \begin{tabular} のパラメータとして {|r|r|r|} が与えられている。 このパラメータの中の「|」（縦棒）は、 テーブルの縦線を引くことを意味している。 xdvi で見た時に確かに４本の縦線が引かれていたはず。 「r」は、 その一つ一つがテーブルの列に相当する。 「r」は３個あったから、このテーブルは３列のテーブルである。 また「r」は同時に、各列が右（right） 詰めに配置されることも意味する。 「r」の代わりに「l」を使うと左 （left）詰め、 「c」を使うと中央 （center）に配置される。
• まずこのパラメータを変更してみる。 テーブルの縦棒は目障りなのでいらないとし、 第１列と第３列を左詰め、第２列を中央に配置することにする。 従って \begin{tabulr} の行を次のように直す。

     \begin{tabular}{lcl} \hline
  

  上の変更の中で「l」は縦棒ではなくて 「エル」なので注意すること。
• 保存し、再びコンパイルし、表示してみる。

      latex table
      xdvi -s 4 table
  

  少しテーブルがすっきりしたはず。

• \begin{tabular} と \end{tabular} の間にはまだ４行がある。 これらの行は共通に & で区切られており、 xdvi の表示と比べてみるとわかるように、 各行がテーブルの各行に対応しており & で区切られた 各項目がテーブル内の各項目に対応している（項目は空白でも構わない）。
• 各行の後ろの方には \\ マークがついている。 これも LaTeX のコマンドの一つで強制的な改行を行なうことは前回述べた。 前回言ったように LaTeX では改行は改行として取り扱われないので、 いくらテーブルの中で改行しておいても、テーブルの各行がくっついてしまう。 そこでこの \\ コマンドを用いる。
• \hline というコマンドも使われている。 これは horizontal line という意味で行と行の間に線を引く。 この線も少し多過ぎて目障りなので、いくつか消すことにする。 テーブルの部分が以下のようになるように table.tex を変更する。

     \begin{tabular}{lcl} \hline
     animal   & weight & comments \\ \hline
     cat      & 1      & light    \\
     tiger    & 100    &          \\
     elephant & 1000   & heavy    \\ \hline
     \end{tabular}
  

  \hline を２個取り除いた。 コンパイルして xdvi で見る。
• あと気に入らない点としては、テーブルの水平位置がある。 テーブルを中央に持ってきたいと思う。 その場合には \begin{center} と \end{center} が使る。 以下のように変更する。

     \begin{center}
        \begin{tabular}{lcl} \hline
        animal   & weight & comments \\ \hline
        cat      & 1      & light    \\
        tiger    & 100    &          \\
        elephant & 1000   & heavy    \\ \hline
        \end{tabular}
     \end{center}
  

  つまり、テーブル全体を囲めば良い（簡単）。 コンパイルして xdvi で見てみる。

• \begin{table} と \end{table} の間には \caption というコマンドがある。 このコマンドはテーブルの説明文を入れるコマンド。
• \label というコマンドは、 このテーブルに LaTeX ファイルの中から参照できる名前をつける。 今の場合「ABC」という名前をつけている。
• LaTeX ファイルの中にはもう一つ \ref というコマンドがある。 このコマンドは上の \label コマンドで定義した名前のテーブルを参照するためのコマンド。 LaTeX は文章中のテーブルや図に、出て来る順番に番号を割り当てる （Table 1 とかいう風に）。 文章中でこのテーブルを参照したい場合には、最初テーブル番号が 決まっていないので番号を記入するわけにいかない。 代わりに \ref コマンドを使う。 この番号の対応付けは latex コマンドが自動的にやってくれるので、 長い文章でテーブルや図を入れたり取ったりとか、 位置を移動する場合に非常に便利。
• latex コマンドは一度にこの対応付けを行なうわけでは無い。 まず最初の latex コマンドで table.aux というファイルが作られる。 このファイルの中には、どんなテーブルがあるとか、 どんな図が入っているとか、 ページ数は全部でいくらかなどの情報が書き込まれる。 ２回目以降に latex コマンドが実行された時には、 前回に作った table.aux ファイルが読み込まれ、 テーブルなどの番号の対応付けがなされる。 table.tex を最初にコンパイルしたときに latex コマンドを２回実行したのはそのため。

かなり長い table.tex の説明になったが理解できただろうか。

今度は図の入れ方を見てみる。 LaTeX ファイルの例 figure.tex をとってきて（リンクをクリック） tex ディレクトリーに保存しコンパイルする。

• 既に kterm が起動しており、tex ディレクトリーに移動している場合は、 以下のコマンドを打つ。

     latex figure
     latex figure
     xdvi -s 4 figure
  

• 中身を見るために gEdit を起動し figure.tex を開く
• figure.tex を見てみると、 先ほどのテーブルの作り方とほとんど同じ。 違っているのは \begin{table} と \end{table} が \begin{figure} と \end{figure} になっている点。
• \begin{figure} と \end{figure} の中には新しいコマンド \vspace が入っている。 このコマンドは vertical space の意味で、パラメータで指定した量だけ （この場合 3cm）垂直方向に空間を空ける。
• この例では図を張り込むための空間を空けているだけで、 実際には紙にプリントアウトした後に、図を糊付けする必要がある。 実は図自体の張り込みは LaTeX の規格としては用意されていない。 しかし、大抵の LaTeX が導入されているシステムでは EPS ファイルの形式で描かれた図 （encapsulated PostScript file、 カプセル化されたポストスクリプトファイル） を張り込む拡張機能が用意されているが、 その使用法はシステムに依存しているので注意が必要である。 次に実際に絵を張り込んでみるが、 このやりかたはあくまで今使っているシステムで有効な方法であって、 他のシステムでは別のやりかたが必要な場合もある。

• 自分で作った絵を張り込むには EPS ファイルを用意する必要がある。 上で書いたように EPS ファイルとは 「カプセル化されたポストスクリプトファイル」の略称である。 EPS ファイルは従って、 以前学んだポストスクリプトファイルと非常に良く似たものである。 異なっている点は主に以下のような点である。
  • ポストスクリプトファイルは、showpage コマンドを書く毎に、 他のコマンドで定義した絵を描画しページを作る。 従って、showpage を何度も書くと複数ページに渡る絵が出来る。 これに対して EPS ファイルは１ページ分のみの描画しか許されない。
  • EPS ファイルは BoundingBox と呼ばれるパラメータが設定される （ポストスクリプトファイルはこのような定義は必要無い）。 BoundingBox のパラメータを見ることで、 EPS ファイルを使用するプログラム等が、 どの領域に絵が書かれているかを素早く理解できる。
  • ポストスクリプトファイルで使用可能であったコマンドが一部使用できない （ただしこの授業で出てきたようなコマンドは全て使える）。
• まず BoundingBox について説明する。 BoundingBox のパラメータは EPS ファイルの最初の方に以下の例のように入る。

  %!PS
  %
  %%BoundingBox: 10 20 400 600
  %
  

  この例で分かるように BoundingBox のパラメータを書いている行は % で始まっている。 従って EPS ファイルをポストスクリプトファイルの一種だと思って絵を描く際にはこの行は無視される。 しかし、EPS ファイルを使用するプログラムの場合には、 このこのパラメータは絵が描かれている領域の左端 （例の 10 の値）、下端（20 の値）、 右端（400 の値）、上端 （600 の値）と理解される。
• この数値の値は 72 が長さ１インチ（約 2.54 cm） に相当する。 従って A4 の紙の場合、最大の BoundingBox は大体 0 0 595 840 くらいになる。 最も単純な BoundingBox の設定方法は、自分の描いた絵をプリンターに出し、 物差しで描画領域を測り、上の換算でパラメータの数値に直せば良い。
• もう少し手軽な方法は、このシステムでは ps2epsi というコマンドを使う方法である。 このコマンドは実際にはポストスクリプトファイルを EPSI という形式に変換する（EPS 形式から見ると余計なものを更にくっつける）。 従って厳密には EPS では無いが、これも TeX に張り込めるので、 少しファイルが大きくなるのが気持ち悪くなければそのまま使える。 もし純粋に EPS 形式のファイルを作りたいのであれば、ps2epsi で生成されたファイルの最初の部分に書いてある BoundingBox パラメータを参考にして、BoundingBox パラメーを自分で書き込んでも良い。
• ps2epsi コマンドの使い方は
  • 非ＧＵＩの環境で作業するので kterm を使う
  • cd コマンドで自作のポストスクリプトファイル（例えば my.ps とする） のあるディレクトリーに移動
  • 以下のコマンドを打つ

    ps2epsi my.ps
    

    このコマンドを打つと my.epsi というファイルが新たに出来る。
  このようにして出来た EPSI 形式のファイルを以下では用いるが、 自分で BoundingBox を書き込む場合には、上の例では my.ps を my.eps にコピーし、その最初の方に BoundingBox パラメータを書き込めば良い。
• 自作のポストスクリプトファイルが多分あるはずだから、 この２番目の方法で EPS ファイル（ps2epsi コマンドを使う場合は EPSI 形式）を生成してみる。

• 上で用意した絵を figure.tex を修正することで TeX に張り込んでみる
• まず figure.tex の最初の部分を以下のように書き換える。

  \documentstyle[12pt]{artcle}
  \input epsf
  

  \input コマンドを使いそのパラメータとして epsf と書いた。 これで EPS ファイルの張り付け機能を使うことを宣言している （厳密にはこのような拡張機能のためのスタイルファイル読み込みを指示している）。
• 次に \vspace の代わりに以下のように \epsfxsize と \epsfbox コマンドを入れる。

  \begin{figure}
      \epsfxsize=6cm\epsfbox{my.epsi}
      \caption{This is a space for figure created by \LaTeX.}
      \label{ABC}
  \end{figure}
  

  ここで出てきた \epsxsize コマンドは絵を張り込んだ際の、 絵の大きさを指定している。 xsize なので絵の横幅を、例では 6cm にするように指定している。 この他に絵の縦サイズを指定する \epsfysize というコマンドもある。
• その次の \epsfbox コマンドは、 ここに絵を張り込むように指定するコマンドである。 { と } で囲んで張り込む EPS あるいは EPSI 形式のファイル名を指定する。
• これで準備は完了したので、figure.tex を保存する。 あとはこれまでと同じように latex あるいは jlatex コマンドでコンパイルを行なう。 このときに、例では my.epsi というファイルが figure.tex と同じディレクトリーにないといけない （別のディレクトリーに作っている場合はファイルを移動すること）。
• 上の例だと絵が小さい場合にページの中心に来ない。 中心に持って来たい場合は、下のように \begin{center} と \end{center} ではさめば良い。

  \begin{figure}
      \begin{center}
      \epsfxsize=6cm\epsfbox{my.epsi}
      \end{center}
      \caption{This is a space for figure created by \LaTeX.}
      \label{ABC}
  \end{figure}
  

図の挿入がうまくできただろうか。

この授業の受講者は物理学科の学生なので、 LaTeX を利用してレポートなどを書く場合には数式が必需品だろう。 そこで LaTeX ファイルに数式を書き込む方法を学習する。 まずは例 equation.tex を取ってきて （リンクをクリック）コンパイルする。

• kterm のウィンドウ上で以下のコマンドを打つ

     latex equation
     xdvi -s 4 equation
  

  見て分かるように数式が４行入っている。
• 中身を見るために gEdit を起動し、equation.tex を開く
• まず数式は \[ と \] で囲まれている。 これらのコマンドはそれぞれ数式の開始と終了を示している。
• 最初の数式はガウス関数の定義である。 大部分は普通の数式の書き方と同じだが \frac と \sigma というコマンドが使われている。 \frac は分数を書くためのコマンドで、引数は２つあり１番目が分子、 ２番目が分母である。 \sigma はギリシャ文字の sigma を書くためのコマンドである。
• 当然他のギリシャ文字を書くコマンド \alpha \beta なども存在する。 ギリシャ文字のコマンドでは、 コマンドの最初の文字を大文字で書いてやると大文字になる。 つまり \Sigma と \sigma はそれぞれ大文字と小文字の sigma を書くコマンドである。
• この例のように、コマンドの引数の中に更にコマンドを書くことは、 一般的に可能である。
• もう一つ「^」コマンド（山形）が使われており、 コマンドの引数が上付文字になる。 これとは逆に文字を下付きにするコマンド「_」 （アンダースコア）もあり２番目の数式中で使われている。 これらのコマンドのように LaTeX では \ で始まらないコマンドもいくつか ある。
• １番目の数式が理解できれば２番目の数式も理解できるはず。

• ３番目の数式では偏微分が出てきている。 偏微分のマークは先に出てきた \frac と \partial で書ける。
• ４番目の式では積分が出ている。 積分マークは \int コマンドで書ける。 積分の上限と下限を付けたければ、 例にあるように先に出てきた上付きと下付き文字で書くことが可能。

• 数式は文章中に埋め込むこともできる。 この場合は数式を２個の「$」マークで囲む。 また、ほぼ同じ効果があるコマンドとしては、$ で囲む代わりに 「\(」と「\)」 で囲む方法もある。
• 文章中に埋め込む場合の注意は、 数式を短くすることと、 数式の高さを余り高くしないこと。 そうしないと文章も数式も非常に見づらくなる。

文字を修飾するコマンドとしては、例えば \hat{a}、 \bar{a}、\vec{a}、 \dot{a}、\ddot{a} などがある。 この例では a という文字の上に、「山形を付ける」、「バーを付ける」、 「矢印を付ける」（ベクトルの表示）、「点を一つ打つ」（時間微分など）、 「点を二つ打つ」（時間二階微分など）という効果を生む。 もちろん修飾される文字は a 以外でも構わない。

これまで出てきた以外にも数式中で記号などを書くためのコマンドが多数あるので、 その一部を以下にまとめておく。

これらの記号は数式の中でしか使えないので、\[ と \] のペア、 ２つの $ あるいは \( と \) のペアで囲まないと、 latex や jlatex コマンドでコンパイルする際にエラーとなる。

上に挙げたコマンドの例は、代わりに日本語の記号入力で入力することも可能だが、 その場合には日本語対応の jlatex コマンドでコンパイルする必要がある。 それに対して、上の LaTeX コマンドを使った場合は、元々の LaTeX の仕様に含まれるので、latex コマンドでコンパイルでき、 世界中どこでも表示可能である。