LaTeX（ラテフ）記法とは？基本の書き方とよく使う例をやさしく解説

「論文やレポートで複雑な数式を書きたいけど、Wordだと思うようにいかない…」
「LaTeX（ラテフ）って名前は聞いたことあるけど、難しそう」
「数学記号をもっとキレイに表現したい！」

論文やレポートを書くとき、こんなふうに悩んだことはありませんか？

LaTeXは、特に数式をきれいに表現するのに最適な文章作成システムです。

でも初めて触ると「なんだか難しそう」「プログラミングみたい」と感じてしまうかもしれません。

この記事では、LaTeXの記法（書き方）の基本から、よく使う数式や文章の例までを初心者向けにわかりやすく紹介します。読み終わるころには「LaTeXって意外とシンプル！」と感じるはずです。

LaTeX記法とは？まずは基本を理解しよう

LaTeXの正体を知ろう

LaTeX（ラテフ／レイテック）は、TeX（テフ）という組版システムをより使いやすく拡張したものです。

身近な例で考えてみましょう：

方式	例	特徴
Word式	見たまま編集	直感的だが複雑な数式は困難
LaTeX式	コードで記述	学習が必要だが美しい仕上がり

簡単に言うと：

• Wordのように直接文字を見ながら装飾するのではなく
• コード（命令）を書いて、それをコンパイル（処理）して整った文書にする

というスタイルです。

なぜLaTeXが選ばれるの？

LaTeXの強み：

1. 数式の美しさ: 複雑な数式も自動で美しくレイアウト
2. 自動番号付け: 見出し、図表、参考文献が自動で管理
3. 一貫性: 文書全体のスタイルが統一される
4. 再現性: 同じコードは常に同じ結果を生成

よく使われる分野：

• 数学・物理学の論文
• 工学系のレポート
• 学術論文
• 技術文書

Word vs LaTeX：実際の違い

複雑な数式の例：

Wordで書くと：

• 数式エディタで一つずつ記号を選択
• レイアウトの微調整が必要
• 文書が重くなりがち

LaTeXで書くと：

\[
\int_{-\infty}^{\infty} e^{-x^2} dx = \sqrt{\pi}
\]

• コードを書くだけで美しい数式が完成
• 一貫したレイアウト
• 軽量で高速

LaTeXの基本的な記法をマスターしよう

文書の基本構造

LaTeXは必ず以下のように文書のスタートを定義します。

\documentclass{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[japanese]{babel}

\begin{document}
ここに文章を書く。
\end{document}

各行の意味：

• \documentclass{article}: 文書の種類を指定
• \usepackage: 追加機能を読み込み
• \begin{document} ~ \end{document}: 本文の範囲

文書クラスの種類

文書クラス	用途	特徴
article	論文・レポート	短めの文書向け
report	長いレポート・卒論	章立てが可能
book	書籍	部・章・節の階層構造
beamer	プレゼンテーション	スライド作成用

テキストの装飾

基本的な装飾：

効果	コード	結果
太字	\textbf{太字}	太字
斜体	\textit{斜体}	斜体
下線	\underline{下線}	<u>下線</u>
タイプライター体	\texttt{コード}	コード

文字サイズの変更：

\tiny{とても小さい}
\small{小さい}
\normalsize{標準}
\large{大きい}
\Large{より大きい}
\LARGE{最大}

見出しの階層構造

\section{大見出し}
\subsection{中見出し}
\subsubsection{小見出し}
\paragraph{段落見出し}
\subparagraph{副段落見出し}

自動番号付けの例：

1. イントロダクション
  1.1. 背景
  1.2. 目的
    1.2.1. 具体的な目標
2. 方法論
  2.1. データ収集

リストの作成

箇条書き（番号なし）：

\begin{itemize}
  \item 項目1
  \item 項目2
  \item 項目3
\end{itemize}

番号付きリスト：

\begin{enumerate}
  \item 最初の項目
  \item 二番目の項目
  \item 三番目の項目
\end{enumerate}

数式の書き方：LaTeX記法の真骨頂

数式モードの基本

LaTeXの最大の特徴は、数式を美しく出力できることです。

インライン数式（文章中に埋め込む）

文章の中に $ ... $ を使うと数式を埋め込めます。

ピタゴラスの定理は $a^2 + b^2 = c^2$ で表されます。

結果： ピタゴラスの定理は $a^2 + b^2 = c^2$ で表されます。

ディスプレイ数式（中央に大きく表示）

式を単独で目立たせたい場合は \[ ... \] を使います。

アインシュタインの質量エネルギー等価性：
\[
E = mc^2
\]

結果： $$E = mc^2$$

番号付き数式

\begin{equation}
F = ma
\end{equation}

自動で (1)、(2)… と番号が振られます。

よく使う数式記法一覧

基本的な演算

書きたいもの	LaTeXコード	結果
上付き（累乗）	a^2	$a^2$
下付き	x_i	$x_i$
分数	\frac{a}{b}	$\frac{a}{b}$
平方根	\sqrt{x}	$\sqrt{x}$
n乗根	\sqrt[n]{x}	$\sqrt[n]{x}$

複雑な演算子

書きたいもの	LaTeXコード	結果
総和	\sum_{i=1}^{n} x_i	$\sum_{i=1}^{n} x_i$
積分	\int_0^1 x^2 dx	$\int_0^1 x^2 dx$
重積分	\iint_D f(x,y) dxdy	$\iint_D f(x,y) dxdy$
極限	\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}	$\lim_{x \to 0} \frac{\sin x}{x}$
偏微分	\frac{\partial f}{\partial x}	$\frac{\partial f}{\partial x}$

ギリシャ文字

文字	LaTeXコード	結果
アルファ	\alpha	$\alpha$
ベータ	\beta	$\beta$
ガンマ	\gamma	$\gamma$
デルタ	\delta	$\delta$
パイ	\pi	$\pi$
シグマ	\sigma	$\sigma$
ラムダ	\lambda	$\lambda$
オメガ	\omega	$\omega$

数学記号

記号	LaTeXコード	結果
無限大	\infty	$\infty$
プラスマイナス	\pm	$\pm$
掛け算	\times	$\times$
割り算	\div	$\div$
以下	\leq	$\leq$
以上	\geq	$\geq$
等しくない	\neq	$\neq$
約等しい	\approx	$\approx$

行列と連立方程式

行列の書き方

\[
A = \begin{pmatrix}
a & b \\
c & d
\end{pmatrix}
\]

結果： $$A = \begin{pmatrix} a & b \ c & d \end{pmatrix}$$

連立方程式

\[
\begin{cases}
x + y = 5 \\
2x - y = 1
\end{cases}
\]

結果： $$\begin{cases} x + y = 5 \ 2x – y = 1 \end{cases}$$

実践的な数式例

二次方程式の解の公式

\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
\]

正規分布の確率密度関数

\[
f(x) = \frac{1}{\sqrt{2\pi\sigma^2}} \exp\left(-\frac{(x-\mu)^2}{2\sigma^2}\right)
\]

マクスウェル方程式

\begin{align}
\nabla \cdot \mathbf{E} &= \frac{\rho}{\epsilon_0} \\
\nabla \cdot \mathbf{B} &= 0 \\
\nabla \times \mathbf{E} &= -\frac{\partial \mathbf{B}}{\partial t} \\
\nabla \times \mathbf{B} &= \mu_0\mathbf{J} + \mu_0\epsilon_0\frac{\partial \mathbf{E}}{\partial t}
\end{align}

図表の基本的な書き方

表の作成

\begin{table}[h]
\centering
\begin{tabular}{|c|c|c|}
\hline
項目1 & 項目2 & 項目3 \\
\hline
データ1 & データ2 & データ3 \\
データ4 & データ5 & データ6 \\
\hline
\end{tabular}
\caption{表のタイトル}
\label{tab:example}
\end{table}

図の挿入

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{filename.png}
\caption{図のタイトル}
\label{fig:example}
\end{figure}

LaTeX記法を今すぐ試してみよう

オンラインエディタ：Overleaf

Overleafの特徴：

• ブラウザだけでLaTeXが使える
• リアルタイムプレビュー
• 豊富なテンプレート
• 共同編集機能

使い方：

1. Overleafにアクセス
2. 無料アカウントを作成
3. 「New Project」→「Blank Project」
4. 左側にコードを書き、右側でプレビュー確認

ローカル環境のセットアップ

Windows

# TeX Live をインストール
# https://www.tug.org/texlive/ からダウンロード

Mac

# MacTeX をインストール
brew install --cask mactex

Linux

# Ubuntu/Debian
sudo apt install texlive-full

# CentOS/RHEL
sudo yum install texlive-scheme-full

おすすめエディタ

エディタ	特徴	推奨レベル
Overleaf	オンライン、初心者向け	★★★
TeXShop	Mac専用、シンプル	★★☆
TeXworks	クロスプラットフォーム	★★☆
VS Code + LaTeX Workshop	高機能、カスタマイズ性	★☆☆

実践例：完整な文書を作ってみよう

簡単な論文の構造

\documentclass[12pt]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath}
\usepackage{graphicx}

\title{LaTeX入門：美しい数式の書き方}
\author{田中太郎}
\date{\today}

\begin{document}

\maketitle

\section{はじめに}
本稿では、LaTeXを用いた数式の書き方について説明する。

\section{基本的な数式}
二次方程式の解は以下の式で求められる：
\[
x = \frac{-b \pm \sqrt{b^2 - 4ac}}{2a}
\]

\section{まとめ}
LaTeXを使うことで、美しい数式を含む文書を作成できる。

\end{document}

レポートテンプレート

\documentclass[a4paper,12pt]{report}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{geometry}
\geometry{margin=2cm}

\title{研究レポート}
\author{学籍番号: 12345678 \\ 氏名: 山田花子}
\date{\today}

\begin{document}

\maketitle
\tableofcontents

\chapter{序論}
\section{研究背景}
\section{研究目的}

\chapter{方法}
\section{実験設定}
\section{データ収集}

\chapter{結果}
\section{実験結果}
実験の結果、以下の関係式が得られた：
\begin{equation}
y = ax^2 + bx + c
\end{equation}

\chapter{考察}
\section{結果の解釈}
\section{今後の課題}

\chapter{結論}

\end{document}

よくある質問と解決法

LaTeXでエラーが出た場合

よくあるエラーと対処法：

1. コンパイルエラー

! Undefined control sequence.

原因： 存在しないコマンドを使用 解決法： コマンドのスペルをチェック、必要なパッケージを追加

2. 数式エラー

! Missing $ inserted.

原因： 数式モードの開始・終了が正しくない 解決法： $や\[、\]の対応をチェック

3. 文字化け

原因： 文字エンコーディングの問題 解決法： \usepackage[utf8]{inputenc}を追加

日本語を使いたい場合

\documentclass[12pt]{article}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[japanese]{babel}
\usepackage{lmodern}

\begin{document}
日本語のテスト文書です。数式も使えます：$E = mc^2$
\end{document}

参考文献の管理

% BibTeX を使用
\bibliographystyle{plain}
\bibliography{references}

% 手動で追加
\begin{thebibliography}{9}
\bibitem{einstein}
A. Einstein, "Zur Elektrodynamik bewegter Körper", 1905.
\end{thebibliography}

まとめ：LaTeX記法をマスターして美しい文書を作ろう

LaTeXは最初は少し学習コストがかかりますが、一度覚えてしまえば：

LaTeXの主なメリット

1. 美しい数式: 複雑な数式も自動で整形
2. 自動管理: 番号付け、相互参照、目次生成
3. 一貫性: 文書全体のスタイル統一
4. 効率性: テンプレートで素早く文書作成
5. 国際標準: 学術界で広く使用

今回学んだ重要ポイント

• 基本構造: \documentclassから\end{document}まで
• 数式記法: $...$（インライン）と\[...\]（ディスプレイ）
• よく使う記号: ギリシャ文字、演算子、特殊記号
• 実践的な使い方: Overleafで今すぐ始められる