5-06 文書の全体構成

学習目標

この回が終わる頃には、以下のことができるようになります：

• 目次を自動生成できる
• ページ設定を調整できる
• ヘッダー・フッターを設定できる
• 長い文書を適切に構成・管理できる

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1. 目次の自動生成

基本的な目次作成

長い文書では、読者の便宜のために目次が必要です。TeXでは\tableofcontentsコマンドで\chapter、\section、\subsectionなどの見出しを文章から抽出して、目次を自動生成できます。

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}

\title{研究レポート}
\author{山田花子}
\date{\today}

\begin{document}

\maketitle

\tableofcontents
\newpage

\section{はじめに}

本研究では...

\section{研究方法}

実験は以下の手順で行った。

\subsection{実験装置}

装置の構成は...

\subsection{実験手順}

手順は以下の通りである。

\section{結果}

実験結果を示す。

\subsection{測定データ}

測定されたデータは...

\subsection{グラフ分析}

グラフから以下のことが分かる。

\section{考察}

結果について考察する。

\section{結論}

本研究により...

\end{document}

重要なポイント：

• \tableofcontents：目次を表示
• \newpage：目次の後に改ページ
• 2回コンパイルが必要（1回目で構造解析、2回目で目次生成）

セクション階層の管理

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}

\begin{document}

\tableofcontents
\newpage

\section{第1章：研究背景}      % 1

\subsection{研究の意義}       % 1.1

\subsubsection{社会的意義}    % 1.1.1

\subsubsection{学術的意義}    % 1.1.2

\subsection{先行研究}         % 1.2

\section{第2章：研究方法}      % 2

\subsection{実験設計}         % 2.1

\subsection{データ収集}       % 2.2

\section{第3章：結果と考察}    % 3

\subsection{実験結果}         % 3.1

\subsection{データ分析}       % 3.2

\subsection{考察}            % 3.3

\end{document}

階層構造：

• \section{}：大見出し（1、2、3…）
• \subsection{}：中見出し（1.1、1.2、1.3…）
• \subsubsection{}：小見出し（1.1.1、1.1.2…）

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2. ページ設定

geometryパッケージによるページレイアウト

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}
\usepackage[top=15mm, bottom=15mm, left=15mm, right=15mm]{geometry}

\title{ページ設定の例}
\author{山田花子}
\date{\today}

\begin{document}

\maketitle

\tableofcontents
\newpage

\section{ページ設定について}

このページは上下左右の余白を15mmに設定しています。

\section{余白の調整}

geometryパッケージを使用することで、
ページの余白を自由に設定できます。

\end{document}

geometryパッケージのオプション：

• top=25mm：上余白
• bottom=25mm：下余白
• left=25mm：左余白
• right=25mm：右余白
• a4paper：A4サイズ指定
• landscape：横向き

ページ番号の制御

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}

\begin{document}

\pagenumbering{roman} % ローマ数字でページ番号

\tableofcontents
\newpage

\pagenumbering{arabic} % アラビア数字でページ番号
\setcounter{page}{1}   % ページ番号を1にリセット

\section{本文開始}

ここから本文が始まります。

\section{第2章}

続きの内容...

\end{document}

ページ番号の設定：

• \pagenumbering{roman}：ローマ数字（i, ii, iii…）
• \pagenumbering{arabic}：アラビア数字（1, 2, 3…）
• \setcounter{page}{n}：ページ番号をnに設定

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3. ヘッダー・フッターの設定

fancyhdrパッケージの使用

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}
\usepackage{fancyhdr}

\pagestyle{fancy}
\fancyhf{} % ヘッダー・フッターをクリア
\fancyhead[L]{研究レポート} % 左ヘッダー
\fancyhead[R]{\today} % 右ヘッダー
\fancyfoot[C]{\thepage} % 中央フッター

\title{ヘッダー・フッター設定の例}
\author{山田花子}
\date{\today}

\begin{document}

\maketitle

\tableofcontents
\newpage

\section{ヘッダー・フッターについて}

このページにはカスタムヘッダー・フッターが設定されています。

\section{設定の詳細}

fancyhdrパッケージを使用することで、
ヘッダー・フッターを自由にカスタマイズできます。

\newpage

\section{次のページ}

ヘッダー・フッターが継続して表示されます。

\end{document}

fancyhdrの設定：

• \fancyhf{}：全てクリア
• \fancyhead[L]{}：左ヘッダー
• \fancyhead[C]{}：中央ヘッダー
• \fancyhead[R]{}：右ヘッダー
• \fancyfoot[L]{}：左フッター
• \fancyfoot[C]{}：中央フッター
• \fancyfoot[R]{}：右フッター

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4. 参考文献の基本

thebibliography環境

参考文献リストは通常documentエリアの一番最後にまとめて\begin{thebibliography}{99}と\end{thebibliography}の間に記載されます。

それぞれの文献は\bibitem{key}で始まる段落の形で記載されます。

これらの文献からの引用は、\cite{key}と書くと、参考文献の番号が自動的に該当場所に[5]のように記入されます。

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}

\title{参考文献を含むレポート}
\author{山田花子}
\date{\today}

\begin{document}

\maketitle

\tableofcontents
\newpage

\section{はじめに}

本研究では、LaTeXの文書作成について調査を行った\cite{latex_guide}。
また、TeXの歴史についても参考にした\cite{tex_history}。

\section{研究方法}

文献\cite{document_design}に基づいて、
文書設計の原則を適用した。

\section{結論}

LaTeXは学術文書作成に優れたツールである\cite{latex_guide, tex_history}。

\begin{thebibliography}{99}

\bibitem{latex_guide}
奥村晴彦, 黒木裕介.
\textit{LaTeX2ε美文書作成入門}.
技術評論社, 2020.

\bibitem{tex_history}
Donald E. Knuth.
\textit{The TeXbook}.
Addison-Wesley, 1986.

\bibitem{document_design}
Robin Williams.
\textit{The Non-Designer's Design Book}.
Peachpit Press, 2014.

\end{thebibliography}

\end{document}

参考文献の仕組み：

• \cite{key}：文献を引用
• \bibitem{key}：文献項目を定義
• thebibliography環境：参考文献リスト
• {99}：最大項目数の目安

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5. 完全な学術文書の例

総合的なレポート例

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}
\usepackage[top=25mm, bottom=25mm, left=25mm, right=25mm]{geometry}
\usepackage{fancyhdr}

% ヘッダー・フッター設定
\pagestyle{fancy}
\fancyhf{}
\fancyhead[L]{物理実験レポート}
\fancyhead[R]{山田花子}
\fancyfoot[C]{\thepage}

\title{振り子の周期に関する実験的研究}
\author{山田花子}
\date{\today}

\begin{document}

% タイトルページ
\maketitle
\thispagestyle{empty} % タイトルページにはヘッダー・フッターなし

\newpage

% 目次
\pagenumbering{roman}
\tableofcontents

\newpage

% 本文開始
\pagenumbering{arabic}
\setcounter{page}{1}

\section{はじめに}

物理学において、振り子は最も基本的な振動系の一つである\cite{pendulum_physics}。
本実験では、単振り子の周期と長さの関係を調べ、
重力加速度を求めることを目的とする。

\section{理論}

\subsection{単振り子の理論}

単振り子の周期$T$は、以下の式で表される：

\[
T = 2\pi\sqrt{\frac{l}{g}}
\]

ここで、$l$は振り子の長さ[m]、$g$は重力加速度[m/s²]である。

\subsection{重力加速度の算出}

上式を$g$について解くと：

\[
g = \frac{4\pi^2 l}{T^2}
\]

\section{実験方法}

\subsection{実験装置}

図\ref{fig:apparatus}に実験装置を示す。

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.6\textwidth]{pendulum.jpg}
\caption{振り子実験装置}
\label{fig:apparatus}
\end{figure}

\subsection{実験手順}

実験は以下の手順で行った：

\begin{enumerate}
\item 振り子の長さを設定
\item 小角度で振り子を振らせる
\item 10回振動の時間を測定
\item 周期を算出
\item 長さを変えて繰り返し
\end{enumerate}

\section{結果}

\subsection{測定データ}

表\ref{tab:results}に測定結果を示す。

\begin{table}[h]
\centering
\caption{実験結果}
\label{tab:results}
\begin{tabular}{|c|c|c|c|}
\hline
\textbf{長さ $l$ [m]} & \textbf{周期 $T$ [s]} & \textbf{$T^2$ [s²]} & \textbf{$g$ [m/s²]} \\
\hline
0.25 & 1.00 & 1.00 & 9.87 \\
0.50 & 1.42 & 2.02 & 9.75 \\
0.75 & 1.74 & 3.03 & 9.74 \\
1.00 & 2.01 & 4.04 & 9.70 \\
\hline
\end{tabular}
\end{table}

\subsection{グラフ分析}

図\ref{fig:graph}に$l$対$T^2$のグラフを示す。

\begin{figure}[h]
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{pendulum_graph.png}
\caption{振り子の長さと周期の関係}
\label{fig:graph}
\end{figure}

\section{考察}

表\ref{tab:results}より、重力加速度の平均値は$g = 9.77 \, \text{m/s}^2$となった。
理論値$g = 9.8 \, \text{m/s}^2$との誤差は約0.3%であり、
実験の精度は十分であると考えられる。

図\ref{fig:graph}から、$T^2$と$l$の間に良好な線形関係が確認できる。
これは理論式と一致している。

\section{結論}

本実験により、以下の結論を得た：

\begin{itemize}
\item 振り子の周期は長さの平方根に比例する
\item 実験から求めた重力加速度は理論値とよく一致する
\item 単振り子は重力加速度の測定に有効である
\end{itemize}

\begin{thebibliography}{99}

\bibitem{pendulum_physics}
原康夫.
\textit{物理学基礎}.
学術図書出版社, 2018.

\end{thebibliography}

\end{document}

---

6. 実習課題

課題：完全な学術レポートの作成

これまでの学習内容を全て活用して、あなたのEEを\TeXで作成してください。

要件：

1. 適切なページ設定（geometry使用）
2. 目次（tableofcontents使用）
3. ヘッダー・フッター（fancyhdr使用）
4. 複数の章・節構成
5. 数式（第3回の学習内容）
6. 図（第4回の学習内容）
7. 表（第5回の学習内容）
8. 参考文献（thebibliography使用）

文書構成例：

\documentclass[uplatex]{jsarticle}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage{amsmath,amssymb}
\usepackage[dvipdfmx]{graphicx}
\usepackage[top=25mm, bottom=25mm, left=25mm, right=25mm]{geometry}
\usepackage{fancyhdr}

\pagestyle{fancy}
\fancyhf{}
\fancyhead[L]{レポートタイトル}
\fancyhead[R]{あなたの名前}
\fancyfoot[C]{\thepage}

\title{あなたのレポートタイトル}
\author{あなたの名前}
\date{\today}

\begin{document}

\maketitle
\thispagestyle{empty}

\newpage
\pagenumbering{roman}
\tableofcontents

\newpage
\pagenumbering{arabic}
\setcounter{page}{1}

\section{はじめに}
% 導入部分

\section{研究方法・調査方法}
% 方法論の説明

\section{結果}
\subsection{データ分析}
% 表を含む
\subsection{グラフ分析}
% 図を含む

\section{考察}
% 数式を含む分析

\section{結論}
% まとめ

\begin{thebibliography}{99}
% 参考文献
\end{thebibliography}

\end{document}

これまでの全学習内容を踏まえて本格的な学術文書を作成してください。

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7. よくあるエラーと対処法

エラー1：目次が表示されない

症状：\tableofcontentsを記載しても目次が空白 対処法：

• 2回コンパイルを実行
• セクションコマンド（\section等）が正しく使用されているか確認

エラー2：ページ番号が正しくない

症状：ページ番号が期待通りに表示されない 対処法：

• \pagenumberingと\setcounter{page}の順序を確認
• \thispagestyle{empty}の使用箇所を確認

エラー3：ヘッダー・フッターが表示されない

症状：fancyhdrの設定が反映されない 対処法：

• \usepackage{fancyhdr}が記載されているか確認
• \pagestyle{fancy}が設定されているか確認

エラー4：参考文献の引用が表示されない

症状：\cite{}が正しく表示されない 対処法：

• \bibitem{}のキーと\cite{}のキーが一致しているか確認
• 2回コンパイルを実行

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8. 今日のまとめ

今日学んだこと：

• 目次作成：\tableofcontentsによる自動生成
• ページ設定：geometryパッケージとページ番号制御
• ヘッダー・フッター：fancyhdrパッケージの使用
• 文書構造：章・節・小節の階層管理
• 参考文献：thebibliography環境の基本
• 総合文書：学術レポートレベルの文書作成

シリーズ完了：これで基本的なLaTeX文書作成の全技術を習得しました。数式、図表、参考文献を含む本格的な学術文書が作成できるようになりました。

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最終メッセージ：

おめでとうございます！6回の授業を通じて、LaTeXによる文書作成の基本から応用まで全てを学習しました。

習得したスキル：

• 基本的な文書構造と文字装飾
• リストと数式の作成
• 図表の挿入と管理
• 完全な学術文書の構成

これらのスキルを活用して、高品質なレポート、論文、プレゼンテーション資料を作成してください。LaTeXは学術・研究分野での標準ツールであり、今後の学習・研究活動で大いに役立つはずです。

継続的な学習により、さらに高度な機能（BibTeX、パッケージ開発、カスタムマクロ等）も習得できます。LaTeXでの文書作成を楽しんでください！