tips for TeX

1. 物理量の単位の記述

物理量の単位を記述する際には，書体として Roman 体を使う必要があります． (例えば参考資料 [4] p.16) 単位は本文中にも数式中にも書く可能性があるのですが，それらの環境ごとに

kg\,m$^2$/sec$^2$

\text{kg}\,\text{m}^2/\text{sec}^2

のように書き分けていたのでは煩雑ですし，おちおち Copy & Paste もできません．まあ，本文中でも

$\text{kg}\,\text{m}^2/\text{sec}^2$

と書くか，または数式中で単位全体を \text{} の中に入れて

\text{kg\,m$^2$/sec$^2$}

と書くことにすれば統一はできますが，もう少し何とかしたいところです．

\ensuremath を活用すれば，本文中でも数式中でも統一した記述が可能になります．

\newcommand{\Unit}[1]{\ensuremath{\mathrm{#1}}}   % 例えばこのように定義しておいて，

\Unit{kg\,m^2/sec^2}                              % このように使います．

この優位性は，記法が統一されるというだけでなく，読み書きが容易になり文書の推敲が楽になることです．

さらに，お好みで次のような package file を作ります． (ファイル名を unit.sty とします．)

\NeedsTeXFormat{LaTeX2e}[1996/12/01]
\ProvidesPackage{unit}[2007/11/15 v.1.0 Unit]
%---------------------------------------------------------------
\newif\if@colour  \@colourfalse
\newif\if@default \@defaultfalse
%
\DeclareOption{colour}{\@colourtrue}
\DeclareOption*{\@defaulttrue}
%
\ProcessOptions
\if@colour
   \PackageInfo{unit}{Color is selected.}
   \RequirePackage[dvips]{color}
\else \if@default
   \PackageInfo{unit}{Undefined option is used.}
\fi \fi
%---------------------------------------------------------------
%
\def\degC{^\circ\mspace{-2mu}C}
\def\angstrom{\text{\AA}}
\def\hyphen{\text{-}}
%
\if@colour
   \def\@green{\textcolor[named]{Green}}
\else
   \def\@green{}
\fi
%
\newcommand{\Unit}[1]{\ensuremath{\mathrm{\@green{#1}}}}

\endinput

これを TeX のソースの冒頭で次のようにして取り込むことにより利用します．この例のように，どちらか一方を comment out して下さい．

%\usepackage{unit}% for monochrome   % 色は黒．印刷用．
\usepackage[colour]{unit}            % 色は緑．確認用．

色を着けられるようにしたのは，文中で \Unit{} の使用漏れがないかの点検を容易にするためです． (これは最近作ったものなので，それ以前の TeX の原稿では使っていないのです．)

2. 分子式の記述

分子式においては，元素記号や数値の書体に Roman 体を使う必要があります． (例えば参考資料 [5]) 先述の単位と同様に，分子式も本文中にも数式中にも書く可能性があります．この場合，先述の unit.sty と同じ要領で書くことができます．そのまま流用して \Unit{H_2} のように記述しても良いでしょう．

ただ，例えば水素分子は \Chem{H2} のように書きたいところです．そこで，次のような package file を作ります． (ファイル名を chemeq.sty とします．)

(途中までは unit.sty と同様なので省略します．)
%---------------------------------------------------------------
\if@colour
   \def\@red{\textcolor[named]{Red}}
   \def\@violet{\textcolor[named]{Violet}}
\else
   \def\@red{}
   \def\@violet{}
\fi
%
\newif\if@strcmp
\def\Chemstrcmp#1{%
         \strcmp{#1}{H2}   \if@strcmp {\@red{H_2}}
   \else \strcmp{#1}{H2O}  \if@strcmp {\@red{H_2O}}
   \else \strcmp{#1}{O2}   \if@strcmp {\@red{O_2}}
   \else                              {\@violet{#1}}
\fi \fi \fi%
}

\newcommand{\Chem}[1]{\ensuremath{\mathrm{\Chemstrcmp{#1}}}}
\newcommand{\NOx}{\protect\Chem{NO_{\mathnormal x}}}

\newcommand{\Chemt}[1]{\ensuremath{\mathrm{#1}}}

\endinput

これを TeX のソースの冒頭で次のようにして取り込むことにより利用します．この例のように，どちらか一方を comment out して下さい．

%\usepackage{chemeq}% for monochrome   % 色は黒．印刷用．
\usepackage[colour]{chemeq}            % 色は赤．確認用．

これを，次のように利用します．

\begin{equation}
2\,\Chem{H2} + \Chem{O2} \to 2\,\Chem{H2O} % 反応式はこのように書く．
\end{equation}

\Chem{2\,H_2 + O_2 \to 2\,H_2O}            % このように \Chem{} の中に反応式も書けるが，やめておきたい．

\Chem{NO_x} では x はテキストのフォントが使われる．
x として数式のフォントを使いたいので，\NOx を別途定義した．

\section{ \Chemt{H_20} }  % ここに \Chem{} を使うとエラーになる．

色着きを選んだ場合，if 文に引っ掛かれば赤，そうでなければ紫になります．当然，chemeq.sty に記述されていない分子，例えば \Chem{N2} は，色が紫になるだけでなく 2 が添字になりません．記述する分子はすべて chemeq.sty に追加する必要があります． (単原子分子や OH などはする必要はないし，多原子分子も \Chem{N_2} のように書けば大丈夫なのですが．意識が「紫色を探すモード」になると，これらは意外と目障りです．登録しましょう．なお，記述している分子を抽出するフィルターも作りました．それは配布ファイルに同封します．)

そのような登録の必要のない，もっと頭の良い package file が書ければ良いのですが，難しいですね．[1]

また，\Chem{} は \chapter{} や \section{} の中では使うことができません．そこで代わりに \Chemt{} を用意しました．この中ではすべて \Chemt{N_2} のように書かなければなりませんし，色も着きません．この点も可能ならばなんとかしたいです．

[1] sed や自作のフィルターを使って TeX の原稿の中の \Chem{} の中を書き換えることも考えたのですが，やはり TeX の内部で完結させるべきだと考え，追求するのをやめました．

4. 補記

これまで，FreeBSD 4.9 のまで環境では cls file として，もっと古い FreeBSD の ports に収録された古いものを修正して使い続けてきました．具体的には /usr/local/share/texmf/ptex/platex/base/jarticle.cls 等を修正して ~/texmf/ptex/platex/base/ に置いていました． jarticle.cls の version は以下の通りです．

\ProvidesClass{jarticle}
  [1998/12/24 v1.1o Standard pLaTeX class]

ところが，これを FreeBSD 7.2 に収録された TeX の環境で用いると，\mathrm が効かなくなります． (上記の unit.sty, chemeq.sty を狙いすましたような仕様変更ですね．) 新たな環境に添付された jarticle.cls を用いれば，この問題は生じません．その version は以下の通りです．

\ProvidesClass{jarticle}
  [2006/06/27 v1.6
 Standard pLaTeX class]

自前の cls file は永久に使えるとすら思っていたのですが，甘かったですね．

5. 参考資料

[1]「改訂新版 TeX ブック」Donald E.Knuth, 斎藤信男監修，鷺谷好輝訳，アスキー出版局 (1992)

[2]「The LaTeX コンパニオン」Michel Goossens, et.al, アスキー書籍編集部監訳，アスキー出版局 (1998) p.259，p.527

[3] /usr/local/share/texmf-dist/tex/latex/ にて次のようにすれば，使用例が見つかります．

% grep ensuremath */*.sty

[4] 次の資料は SIunits.sty のマニュアルですが，SI 単位系やその記述法も詳しく解説されています．

/usr/local/share/texmf-dist/doc/latex/SIunits/SIunits.pdf

[5] すみません．確か IUPAC の引用として読んだように記憶しているのですが，資料が出てきません．
見つかり次第，ここに反映させます．

TeX に関する tips

1. 物理量の単位の記述

2. 分子式の記述

3. 配布ファイル

4. 補記

5. 参考資料