\documentclass[10pt,a4j]{jsbook}
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\usepackage{amsmath,amssymb}
\AtBeginDvi{\special{pdf:tounicode 90ms-RKSJ-UCS2}}
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\usepackage{color}
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\definecolor{mycolor}{rgb}{1,0,0}
\definecolor{mathexp-color}{gray}{0.88}
\def\hangb{\hangindent=2.6zw \hangafter=1}%\hangb{... で始め終わりは }
%% 小問の2行目以降を2.6zwだけインデントする
\def\owari{\ensuremath{\ \blacksquare}}
\newtheorem{toi}{問}[chapter]
\newtheorem{reidai}{例題}[chapter]
\newtheorem{kei}{系}[chapter]
\newtheorem{teigi}{定義}[chapter]
\newtheorem{teiri}{定理}[chapter]
\title{{\Huge 数式表現入門}}
\author{横田 壽}
\date{}
\makeindex
\begin{document}
\begin{latexonly}
\restylefloat{figure}
\end{latexonly}
\maketitle
\pagenumbering{roman}
\tableofcontents
\pagenumbering{arabic}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
\newpage
\chapter{コンピュータ上で数式を表現する}
\section{数式を用いて文章を書く}
サイエンスの分野に関わらず,数式を用いて物事を表現することは,いまや当たり前のことです.また,文章を書くのにコンピュータを用いることも当たり前になってます.しかし,この当たり前のことを行おうとすると,突然目に見えない障害が立ちはだかっていることを皆経験していると思います.
1980年の初頭まで,コンピュータで数式を用いた文章を書くには,数学記号,ギリシャ文字等を別々に用意してそれらを文章中に差し込むという方法を取っていました.しかし,分数のように,一行に納まらない場合,とても見苦しいものになってしまいました.
このことを解決すべく生まれたのが,D.Knuth教授によるTeXです.TeXで書いた数式を下に示します.
\[\frac{x^2+1}{3x^3 + 1}\]
このような数式をTeXで書くにはどうすればよいのか順を追って説明します.
\begin{enumerate}
\item エディタを用意して,
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
と書き,名前(例えば,foo.tex)を付けて保存します.このとき,拡張子は.texとなります.1行目の\begin{rawhtml}\ \end{rawhtml}documentclassは,どのような文書を用いるのかを決めるために用意されています.その次のjarticleは論文形式の文書を書くために用いるものです.先頭のjは日本語対応を表しています.その他にも,jbookという本を書くためのものや,jreportとリポートを書くためのものもあります.この辺のことは今あまり気にしなように.
\item コマンドプロンプトから
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
と入力しEnterキーを押して実行します.すると,エラーがなければ,foo.texのあるフォルダにfoo.dvi, foo.log, foo.auxのファイルが作成されます.
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
\item 作成されたファイルを画面に表示するには,dviファイル(device independentファイル)を読み込んで表示するためのソフトが必要です.ここでは,Windowsで最もよく用いられているdvioutを使って,画面に表示します.コマンドプロンプトから
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
と入力しEnterキーを押して実行すると,dvioutの画面が開き,
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
のように表示されます.
\end{enumerate}
これらのことを行うには,次の節で紹介するTeXインストールにしたがって,TeXをインストールする必要があります.
\section{TeX Live 2020のインストール}\label{texliveinstall}
2013年6月18日に,日本語も使えるTeXがリリースされました.TeX View 2013は文書作成だけでなく,プレゼンテーション,ポスター作製にも用いることができる優れものです.TeX Live 2020では,TeXファイルから直接PDFファイルを作成するpdfLatexが標準装備されています.では,インストールの方法を順に説明します.
\begin{enumerate}
\item TeX Live 2020のインストール
\begin{rawhtml}

(1) http://www.tug.org/texlive/indexにアクセスし,downloadをクリック

(2) windows2012serverにインストールするのでinstall-tl.zipをクリック

(3) 保存をクリック

(4) ダウンロードが完了したらファイルを開くをクリック

(5) install-tl-20130825をクリックし展開する

(6) windows バッチファイル install-tlをダブルクリックし展開

(7) すべて展開をクリック

(8) 展開先はあまり重要でないので展開ボタンをクリック

(9) しばらく待機

(10) install-tl-20130825フォルダをクリック

(11) install-tlをダブルクリック

(12) バッチファイルが実行される

(13) TeX Live 2013の導入の画面が表示されたら,次へボタンをクリック

(14) リポジトリデータベースの読み込みに多少の時間がかかる

(15) 導入先はそのままで次へをクリック

(16) 全ユーザ用に導入にチェックを入れ次へをクリック

(17) 導入をクリック

(18) TeXLive2013の導入が開始される

(19) 無事終了したら終了をクリック

(20) 続行するには何かキーを押してくださいと出るので,スペースキーをクリック
\end{rawhtml}
\item 日本語が使えるように設定\\
エディタをインストールしていないので,スタート画面で右クリックし全てのアプリケーションを表示する.
\begin{rawhtml}

(1) ワードパッドを用いて,次のように記述する
@echo off
platex -synctex=1 -kanji=utf8 -guess-input-enc %1 && ^
dvipdfmx "%~n1"

(2) c:\\texlive\\2013\\bin\\win32の下に,pdfplatex.batという名前で保存する.

(3) TeXLiveを起動し,編集→設定をクリック

(4) 新規ツールにplatexと書込む

(5) 先程保存したバッチファイルを選択し,引数は$fullnameだけにする.
\end{rawhtml}
これで日本語が使えるようになった.
\item 実際にプレゼンテーションのファイルを作成してみる.
\begin{rawhtml}

(1) \\documentclass[dvipdfmx]{beamer}とdvipdfmxをいれる

(2) 作成されたPDFファイルである
\end{rawhtml}
\end{enumerate}
\section{TeXのインストール(現在は使われていない)}\label{texinstall}
前節で,TeXの簡単な使い方を紹介しました.そこで,ここでは,前節で用いたコマンド(latex, dviout)を自分のコンピュータで使えるようにするための設定について説明します.
WindowsにTeXをインストールする最も簡単な方法は,阿部紀行氏の作成した
\begin{rawhtml} TeXインストーラ
\end{rawhtml}
を用いる方法です.
順を追って説明します.
\begin{enumerate}
\item 阿部氏のページから\begin{rawhtml}kakuto3_046\end{rawhtml}をダウンロードし,フォルダKakutoで展開.(現在,阿部氏のページにはファイルがありませんので,注意してください.)
\begin{rawhtml}

(1) 保存ボタンをクリックし,フォルダKakutoに保存

(2) フォルダKakutoに取ってきたファイルを保存

(3) kakuto3\_0\_45.zipを右クリックですべて展開を選ぶ

(4) 次へをクリック

(5) 次へをクリック

\end{rawhtml}
\item {\bf kakuto3.exe}を使ってTeXのインストール
\begin{rawhtml}

(1) Kakuto3.exeをダブルクリック

(2) 次へボタンをクリック

(3) ファイルの保存場所とインストール先はデフォルト, URLはHTTPサイトを選択, PROXYは自分が所属している組織のproxyを入力
\end{rawhtml}
\item {\bf dviout, Ghostscript, GSview}のインストール設定
\begin{rawhtml}

それぞれのURLをHTTPサイトに変更し次へボタンをクリック


(1) Win32TeX ハードディスクに余裕のない場合以外は,デフォルトのすべてのまま
(2) dvioutはtex318.zipにチェック
(3) GhostsScriptは最新のバージョンにチェックを入れる
(4) GSviewも最新のバージョンにチェックをいれる
次へボタンをクリック

jsclassesにチェックが入っていることを確認し,次へボタンをクリック
\end{rawhtml}
\item ファイルのダウンロード中が表示され,数十秒(ネットワークにより異なる)でインストール画面になります.
\begin{rawhtml}


\end{rawhtml}
\item {\bf Ghostscript}がスクリプトがすでにインストールされている場合,アンインストールします.はいをクリックすると,アンインストールの画面がでますので,Uninstallをクリックします.Uninstall successfulとでたら,exitボタンをクリックします.
\begin{rawhtml}

\end{rawhtml}
\item {\bf AFPL Ghostscrip Setup}の画面でInstallボタンをクリックすると,setup logが表示されます.
\begin{rawhtml}


\end{rawhtml}
\item {\bf GSview}がすでにインストールされていると,アンインストールしますかと出るので,はいをクリックし,アンインストールします.
\begin{rawhtml}

\end{rawhtml}
\item {\bf GSview}のインストール
\begin{rawhtml}

(1) Setupをクリック

(2) Englishをクリック

(3) Nextボタンをクリック

(4) Nextボタンをクリック

(5) Associate PostScript...にチェックをいれでNextボタンをクリック

(6) GSviewのインストール先はc:\tex\Ghostgumに変更しNextボタンをクリック

(7) Nextボタンをクリック

(8) Finishボタンをクリック

(9) Exitボタンをクリック
\end{rawhtml}
\item {\bf dviout}がすでにインストールされている場合,アンインストールをクリックします.
\begin{rawhtml}

dvioutがインストールされていない場合は

dvioutをインストールするディレクトリを選んでくださいと出るので,OKボタンをクリック
\end{rawhtml}
\item ここまでうまくいけばインストールの完了とでるので,完了ボタンをクリック
\item 再起動をします.
\item 再起動したら,スタート→マイコンピュータ→右クリックでプロパティ→詳細設定タブをクリック.
\begin{rawhtml}

(1) 環境変数ボタンをクリック

(2) ユーザ環境変数のPATHにカーソルを合わせダブルクリックすると

(3) 変数値のフィールドの先頭にC:\tex\dviout;と入力し,OK,OK,OK
\end{rawhtml}
\item dvioutをコマンドプロンプトから使えるようにするには,最後にコマンドプロントを終了して,もう一度立ち上げる必要があります.
\end{enumerate}
これで,TeXでコンパイルし,dvioutを使って表示することができます.
\section{LaTeXの記述法}
TeXはDonald Knuth氏によって開発されたことはすでに述べました.このTeXをもっと簡単に書くためにマクロを用意したのがLeslie Lamport氏でLaTeXとよばれています.ここでは,LaTeXの記述法の話をします.
LaTeXを用いると,数式を含んだ文書をそのまま製本できるところまで美しく仕上げることができます.しかし,ここでは,あくまでLaTeXを用いた数式表現についての話にとどめます.
LaTeXで数式を表す方法は6通りあります.
\begin{enumerate}
\item 文中で数式を記述するときは,式の最初と最後を\$記号で囲みます.
例えば,\\
Eulerの公式$e^{-i\pi} + 1 = 0$は人類の英知の結晶である.\\
と表示したい場合,
\begin{rawhtml}
Eulerの公式$e^{-i\pi} + 1 = 0$は人類の英知の結晶である.
\end{rawhtml}
と記述します.
\item 式を独立させて書くときには,式の最初と最後を\$\$で囲むか,\begin{rawhtml}\[と\]で囲みます\end{rawhtml}
例えば,\\
\begin{rawhtml}\[e^{-i\pi} + 1 = 0\]\end{rawhtml}\\
と書くと,
\[e^{-i\pi} + 1 = 0\]
と表示されます.
\item 式に番号を付けたいときには,
\begin{rawhtml}
\begin{equation}
e^{-i\pi} + 1 = 0 \label{eq:euler}
\end{equation}
\end{rawhtml}
と書きます.すると,
\begin{equation}
e^{-i\pi} + 1 = 0 \label{eq:euler}
\end{equation}
と表示されます.
\item 複数行に渡る式に番号を付けたいときには,
\begin{rawhtml}
\begin{eqnarray}
e^{-i\pi} + 1 &=& 0 \label{eq:euler1} \\
e^{i\pi} - 1 &=& 0 \label{eq:euler2 }
\end{eqnarray}
\end{rawhtml}
と書きます.すると,
\begin{eqnarray}
e^{-i\pi} + 1 &=& 0 \label{eq:euler1} \\
e^{i\pi} - 1 &=& 0 \label{eq:euler2 }
\end{eqnarray}
と表示されます.
\item 複数行に渡る式に番号を付けたくないときには,
\begin{rawhtml}
\begin{eqnarray*}
e^{-i\pi} + 1 &=& 0 \label{eq:euler1} \\
e^{i\pi} - 1 &=& 0 \label{eq:euler2 }
\end{eqnarray*}
\end{rawhtml}
と書きます.すると,
\begin{eqnarray*}
e^{-i\pi} + 1 &=& 0 \label{eq:euler1} \\
e^{i\pi} - 1 &=& 0 \label{eq:euler2}
\end{eqnarray*}
と表示されます.
\item 複数行に渡る式の中のある式には番号を付けたくないときには,
\begin{rawhtml}
\begin{eqnarray}
e^{-i\pi} + 1 &=& 0 \label{eq:euler1} \\
e^{i\pi} - 1 &=& 0 \nonumber
\end{eqnarray}
\end{rawhtml}
と書きます.すると,
\begin{eqnarray}
e^{-i\pi} + 1 &=& 0 \label{eq:euler1} \\
e^{i\pi} - 1 &=& 0 \nonumber
\end{eqnarray}
と表示されます.
\end{enumerate}
\subsection{数式の記述法}
\begin{rawhtml}
| 要素 | 記述法 | dvi表示 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 演算子 |
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 添字(下付き) 添字(上付き) |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 分数 | \frac{x^{2}+ 3x}{x^{3}-x} | ![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 平方根 | \sqrt{x^{2} + 4} | ![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 和 積 ディスプレイスタイル |
\sum_{i=1}^{n}i^2 = \frac{n(n+1)(2n+1)}{6} \prod_{i=1}^{n} i^2 = (n!)^2 |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 微分 |
\begin{alignat*}{1} \dfrac{d}{dx}\{\sin{x}\} \&= \cos{x}\\ \frac{d}{dx}\{\tan{x}\} \&= \sec^{2}{x} \end{alignat*} |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 不定積分
定積分 |
\int x^2\;dx = \frac{x^3}{3} + c \int_{0}^{1} x^2\; dx = \frac{1}{3} \oint_{c}\frac{f(z)}{z-a}\;dz = 2\pi i f(a) |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| アクセント |
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 関数 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 引数を取る関数 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 動的括弧 | \left(\frac{\sin{x}}{\cos{x}}\right) | ![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 上線
下線 |
\overline{a+bi}
\underline{a+bi} |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 上括弧
下括弧 |
\overbrace{a+bi}
\underbrace{a+bi} |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| スタック | \stackrel{R_{1} \to R_{2}}{a + b + c}
\sum_{\substack{0 \leq i \leq 6\\ 0 \leq j \leq 3}}a_{ij} |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ベクトル イタリックのボールド \usepackage{amsmath}が必要 |
\boldsymbol{ABC} | ![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2項係数
latex2eでは\binom{n}{r}と表す.ただし, \usepackage{amsmath}が必要 |
\binom{n}{r}
n \atop r |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| スペース |
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 行列
cccはそれぞれの列が中央(center)揃いを表す. 他に,lで左揃い,rで右揃い |
\left(\begin{array}{ccc} 2 & 3 & 4\\ 1 & -2 & 3\\ 3 & 4 & -2 \end{array}\right) |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 式中のテキスト | x\ \mbox{is\ bigger\ than}\ \sin{x} | ![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 枠
式の中でも\fboxの後には$が必要 \itemboxを用いるには,\usepackage{ascmac}が必要 |
\fbox{$\sin{x} + \tan{x}$}
\begin{itembox}[c]{問題1} \centering{次の問に答えよ} \end{itembox} |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 景前色
背景色 \usepackage{color}が必要 |
\textcolor{green}{green}
\colorbox{red}{red}> |
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ギリシャ文字
ギリシャ文字
|
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| シンボル lhd, rhd, unlhd, unrhd, Box,Diamondを表示するには\usepackage{amsfonts} |
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 2項シンボル |
|
![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 否定 | a \not= b | ![]() |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 矢印 |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 他のシンボル |
|
|
















\end{rawhtml}
\item[(2)] 160行目に移動し,\\
{\small \$}prefs\{'ICONPATH'\} = 'http://next1.msi.sk.shibaura-it.ac.jp/icons';
\\
のように自分のホームページのサイトの下のiconsフォルダを指定します.これは,latex2htmlにより作成されたファイルには,nextボタンやpreviousボタンが付きますが,これらが参照するためのファイルの場所指定です.
\item[(3)] コマンドプロンプトを開き,
\begin{rawhtml}










\end{rawhtml}
\end{enumerate}
\subsection{pdfでハイパーリンク}
リンクを張るには
\begin{rawhtml}
\hyperlink{test}{問題} 1 + 3 = 


\end{rawhtml}
\item 次へボタンをクリック
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
\item 次へボタンをクリック
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
\item カスタム構成のラジオボタンをクリックし有効にし,次へボタンをクリック
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
\item WEBサーバのsetupなので「アプリケーションサーバ」を選択
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
\item 「FrontPageサーバ構成」を有効・「ASP.NET」を有効
\end{enumerate}
これだけでは,IISサーバは完全ではありません.次の節に進んでください.
\section{「プログラムの追加と削除」設定}
詳細設定までは,上記「構成ウィザード」からは実施できません.別途「プログラムの追加と削除」より追加setupを行います.
\begin{rawhtml}


\end{rawhtml}
\item 「ActiveServerPages」と「ASP.NET」を許可する.
\item Webサイトを開いて「規定のWebサイト」を右クリックで「プロパティ」を選択
\item 「ホームディレクトリ」タブを押して,「構成」ボタンをクリック
\item 「オプション」タブを開くと
\begin{rawhtml}
\end{rawhtml}
\end{enumerate}
これで,Windows2003Serverで,Webサーバを起動することが可能となりました.
実際にWebサーバが起動しているか,確認します.
\begin{enumerate}
\item 以下の文書をエディタで記述し,test.htmlと名前をつけて,wwwrootの下に保存します.
\begin{rawhtml}
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD HTML 4.01 Transitional//EN">






















MathMLで記述することは,それほど難しくはありません.ただ,面倒なだけです.そこで,自分でソフトウェアを作成しようと考えているユーザに,記述の決まりを紹介します.
\end{rawhtml} このように,記述法はキーボードで記述するのに適した方法ではありません.しかし,これらが数学の教育に与える影響は非常に大きいことが推測できます.この方式を用いればコンピュータを使った学習で,式のどこを間違えたかを見つけることができるようになるはずです.これは,これまでのlatex2html, mimetexとの大きな違いです. もう一つ,式の途中の間違いを見つけることができる方法に,手書き数式認識があります.数式をペンで紙に書くように,マウスやペンタブレットを用いて数式を書く方法です.この手書きとMathMLを融合させると,すばらしい教育支援システムが開発できそうです.そこで,次章では,手書きを用いて数式を表すことについて説明します. \chapter{手書き数式表現} 時間ができたら追記します. \printindex \end{document}