\documentclass[dvipdfmx]{jsarticle}

\usepackage{graphicx} %画像挿入
\usepackage{amsmath} %数式拡張
\usepackage{amssymb} %数学記号
\usepackage{amsthm} %数学記述
\usepackage{mathtools} %数式拡張
\usepackage{ascmac} %罫線箱
\usepackage{tcolorbox} %囲み
\usepackage{tikz} %TikZお絵描き
\usepackage{enumitem} %箇条書き拡張
\usepackage{longtable} %複数ページの表
\usepackage[dvipdfmx]{hyperref} %ハイパーリンク
\usepackage{url} %URL入力
\usepackage[all]{hypcap} %リンク位置の調整
\usepackage{chngcntr} %カウンタ設定拡張
\usepackage{float} %[H]の使用
\usepackage{biblatex} %参考文献

%目次で第3レベルまで
\setcounter{tocdepth}{3}

\tcbuselibrary{skins}

%セクションごとの番号付け
\counterwithin{figure}{section}
\counterwithin{equation}{section}
\counterwithin{table}{section}

%ここでは、タイトル、著者、日付を設定します。
%この情報はタイトルに反映されます。
%\begin{document}よりも前に設定してください。
\title{{\LaTeX}サンプルファイル}
\author{62期 佐川奨馬}
\date{\today}




\begin{document}

%「\maketitle」というコマンドを使用し、タイトルを作成します。
\maketitle

%「\tableofcontents」というコマンドを使用し、目次を作成します。
\tableofcontents

\section{セクションとは}
セクションは、文書を大きく分けるための単位です。
「{\textbackslash}section\{セクションの名前\}」のようにコマンドを使用して、セクションの開始を指定します。
セクションの名前は、目次にも表示されます。
セクションには自動で番号が振られ、順番を入れ替えたり、新しいセクションを追加しても自動で番号が振り直されます。

\subsection{サブセクション}
サブセクションはセクションの中にさらに細かく分けるための単位です。
「{\textbackslash}subsection\{サブセクションの名前\}」のようにコマンドを使用して、サブセクションの開始を指定します。
サブセクションの名前は、目次にも表示されます。
サブセクションには自動で番号が振られ、順番を入れ替えたり、新しいサブセクションを追加しても自動で番号が振り直されます。

\subsubsection{サブサブセクション}
サブサブセクションはサブセクションの中にさらに細かく分けるための単位です。
「{\textbackslash}subsubsection\{サブサブセクションの名前\}」のようにコマンドを使用して、サブサブセクションの開始を指定します。
サブサブセクションの名前は、目次にも表示されます。
サブサブセクションには自動で番号が振られ、順番を入れ替えたり、新しいサブサブセクションを追加しても自動で番号が振り直されます。

文書の構造はとりあえず、セクション、サブセクション、サブサブセクションの3レベルまで覚えておけば十分です。その先の「サブサブサブセクション」というものは(自分で設定しない限り)存在しません。サブサブセクションよりも下のレベルでは、パラグラフやサブパラグラフなどの単位が存在しますが、あまり使用されないので、ここでは説明しません。

\section{改行}

\LaTeX では、コード上で改行していてもコンパイル後の文書(main.pdf)では改行されません。
\LaTeX で改行するには、「\textbackslash\textbackslash」というコマンドを使用するか、1行空白を作ります。例えば、
\begin{verbatim}
  これは1行目です。
  これは2行目です。
  これは3行目です。
\end{verbatim}
としても、コンパイル後の文書では
「
  これは1行目です。
  これは2行目です。
  これは3行目です。
」
と1行で表示されます。
しかし、
\begin{verbatim}
  これは1行目です。\\
  これは2行目です。

  これは3行目です。
\end{verbatim}
とすれば、
「
  これは1行目です。\\
  これは2行目です。

  これは3行目です。
」
のように改行されます。
なお、「\textbackslash\textbackslash」を使用した場合は段落が変わらず行頭1マス空きにならない一方、1行空白を作った場合は段落が変わり、行頭1マス空きになります(上の例参照)。


\section{数式入力}
\LaTeX は数式の入力が得意です。

文章中に数式を入力するには、「\$ (数式) \$」のように、数式を「\$」で囲みます。
すると次のようになります。
例えば、$(x+1)^{2^{n+1}}-(x^2+1)^{2^n}$と表示するには
\begin{verbatim}
  $(x+1)^{2^{n+1}}-(x^2+1)^{2^n}$
\end{verbatim}
と入力します。
ここで、「\textasciicircum」は上付き文字を表す記号で専ら累乗に使われます。逆に「\_」は下付き文字を表す記号で、添え字などに使われます。

また、独立したようで数式を入力するには、「equation」や「align」といった環境と呼ばれるものを使用します。
例えば、
\begin{equation}
  \dfrac{7}{8}\pi
  \le \int_{0}^{2\pi}\sin\left(\cos x - x\right)\mathrm{d}x
  \le \dfrac{7}{8}+4M
\end{equation}
と表示するには
\begin{verbatim}
  \begin{equation}
    \dfrac{7}{8} \pi
    \le \int_{0}^{2\pi} \sin \left( \cos x - x \right) \mathrm{d} x
    \le \dfrac{7}{8} + 4M
  \end{equation}
\end{verbatim}
と入力します。
「\textbackslash pi」や「\textbackslash le」、「\textbackslash sin」、「\textbackslash cos」はそれぞれ、$\pi$、$\le$、$\sin$、$\cos$の記号を表示するコマンドです($\sin$、$\cos$などはコマンドを使用することで、文字が斜体($sin$、$cos$)にならず、関数であることがわかるようになります。必ずコマンドを使うようにしましょう。)。
また、「\textbackslash int\_\{0\}\textasciicircum\{2\textbackslash pi\}」は$\displaystyle\int_{0}^{2\pi}$を表示するコマンドです。積分の記号は「\textbackslash int」で、下付き文字で積分区間の下限を、上付き文字で積分区間の上限を指定します。
「$\mathrm{d}x$」は、物理学においては「d」をローマン体(斜体でない)で表し、変数である$x$のみ斜体で表すことが多いです。そのため、「\textbackslash mathrm\{d\}x」というコマンドを使用して、$\mathrm{d}x$と表示しています。

また、複数行の数式を表示するには「align」という環境を使用します。
例えば、
\begin{align}
  m\ddot{x} &= F'_x + 2m\omega(\dot{y}\cos\theta - \dot{z}\sin\theta) \\
  m\ddot{y} &= F'_y - 2m\omega\dot{x}\cos\theta \\
  m\ddot{z} &= F'_z - mg + 2m\omega\dot{x}\sin\theta
\end{align}
(地球自転系における運動方程式)と表示するには、
\begin{verbatim}
  \begin{align}
    m\ddot{x} &= F'_x + 2m\omega(\dot{y}\cos\theta - \dot{z}\sin\theta) \\
    m\ddot{y} &= F'_y - 2m\omega\dot{x}\cos\theta \\
    m\ddot{z} &= F'_z - mg + 2m\omega\dot{x}\sin\theta
  \end{align}
\end{verbatim}
と入力します。あまり代わり映えがないので、コマンドはコードと数式を見比べて見てくださいという感じですが、ここで「\&」は数式を揃える位置を指定する記号で、上の例では「=」の位置を揃えるために使用しています。
「\textbackslash\textbackslash」は改行を表すコマンドで、align環境の中では数式の行を分けるために使用します。

他にも数式環境はたくさんありますが、ここでは説明しません。
数式で使えるコマンドも非常に数が多く説明しきれないので、困ったらAIに聞いてみてください。

\section{表・画像の挿入}

\LaTeX では、表や画像の挿入も簡単にできます。

表を挿入するには「table」環境を使用します。
例えば、
\begin{table}[H]
\centering
\caption{佐川の熱学Iの成績}
\begin{tabular}{|c||c|c|c|}
  \hline
  & 中間 & 期末 & 後期平均 \\
  \hline
  点数 & 12 & 78 & 55 \\
  \hline
\end{tabular}
\end{table}
のような表を挿入するには、
\begin{verbatim}
  \begin{table}[H]
  \centering
  \caption{佐川の熱学Iの成績}
  \begin{tabular}{|c|c|c|c|}
    \hline
    & 中間 & 期末 & 後期平均 \\
    \hline
    点数 & 12 & 78 & 55 \\
    \hline
  \end{tabular}
  \end{table}
\end{verbatim}
のように入力します。
「\textbackslash centering」は表を中央に配置するためのコマンドです。「\textbackslash caption\{...\}」は表のキャプションを指定するコマンドです。
「\textbar c\textbar\textbar c\textbar c\textbar c\textbar」という指定は、表の列の配置と罫線を指定するものです。「c」は列の内容を中央に配置することを表し、「\textbar」は列の間に罫線を引くことを表します。
「\textbackslash hline」は表の行の間に罫線を引くコマンドです。

また、画像を挿入するには、
\begin{verbatim}
  \begin{figure}[H]
  \centering
  \includegraphics[width=0.5\textwidth]{graphicx/image}
  \caption{自作した温度測定装置の模式図。伸縮棒におんどとりJr.を取り付けて、先端にセンサーを固定している。}
  \end{figure}
\end{verbatim}
のようにします。
この場合、次のような画像が挿入されます。
\begin{figure}[H]
\centering
\includegraphics[width=0.4\textwidth]{graphicx/image.pdf}
\caption{自作した温度測定装置の模式図。伸縮棒におんどとりJr.を取り付けて、先端にセンサーを固定している。}
\end{figure}

「\textbackslash includegraphics\{...\}」は画像を挿入するコマンドで、引数には画像ファイルのパスを指定します。画像ファイルは、.texファイルと同じディレクトリに置いておくと便利です。
「width=0.5\textbackslash textwidth」は、画像の幅を文書の幅(textwidth)の50\%にすることを表すオプションです。画像のサイズを調整するために使用します。
「\textbackslash caption\{...\}」は画像のキャプションを指定するコマンドです。

\section{相互参照}
\label{sec:相互参照}

\LaTeX では、相互参照も簡単に作成できます。
基本的には、「\textbackslash label\{(ラベル名)\}」でラベルを定義し、「\textbackslash ref\{(ラベル名)\}」でそのラベルを参照します。
例えば、このセクションには「sec:相互参照」というラベルが定義されているので、「\textbackslash ref\{sec:相互参照\}」とすれば、「\ref{sec:相互参照}」のようにこのセクションの番号を参照できます。

また、数式や表、画像なども同様にラベルを定義して参照できます。
例えば、次の式
\begin{equation}
  \label{eq:1}
  E = mc^2
\end{equation}
には、「eq:1」というラベルが定義されているので、「\textbackslash ref\{eq:1\}」とすれば、「\ref{eq:1}」のようにこの式の番号を参照できます。特に数式の場合は、「\textbackslash ref」の代わりに「\textbackslash eqref」を使用すれば、「\eqref{eq:1}」のように、括弧付きで式番号を参照できます。

これらは、画像を追加、削除したり、順番を入れ替えたりしても、コンパイルすることで自動的に適当な番号が振られるようになっています。

\section{後はググろう}

以上が、\LaTeX の基本的な構文の解説になりますが、\LaTeX は機能が豊富な分、ここで説明した以外にもたくさんの機能があります。
困ったことがあるときはもちろん、何かしたい表現があるときは、AIに聞いてみることをおすすめします。
これから\LaTeX を使っていろいろなものを作っていってください。


\end{document}
