LaTeXで図を直接描けるTikZの使い方２｜線のスタイル

$\LaTeX$で図を扱いたいとき，直接.texファイルに直接記述することで直線・曲線・グラフなどの図を描くことができるパッケージ“TikZ”があります．

TikZでは描線について

太さを変える
点線や破線にする
矢印にする

といったスタイルを変える方法があります．また，図の

色を変える
移動・拡大縮小・回転

といったこともでき，これらを扱えるようになれば図の表現の幅が飛躍的に広がります．

「TikZの使い方」の一連の記事

なお，本稿では以下のように３つのライブラリ intersections, calc, arrows.metaを用います．

\documentclass[dvipdfmx]{jsarticle}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{intersections,calc,arrows.meta}

\begin{document}

\end{document}

\documentclass[dvipdfmx]{jsarticle}

\usepackage{tikz}

\usetikzlibrary{intersections,calc,arrows.meta}

\begin{document}

\end{document}

$\LaTeX$の参考文献
1. LaTeX美文書作成入門　改訂第9版
線のスタイル
色を変える
図の移動・拡大縮小・回転

$\LaTeX$の参考文献

以下は$\LaTeX$に関するオススメの参考書です．

LaTeX美文書作成入門　改訂第9版

[奥村晴彦著/技術評論社]

$\TeX$はDonald E. Knuth氏が開発した数式処理に特化した組版処理システム(ざっくり言えば文書ソフト)です．

現在ではほとんどの数学の論文雑誌では$\LaTeX$により書かれた論文が標準となっています．

そのため，ほとんどの数学の研究者が論文作成の際に$\LaTeX$を使っていると言ってよいでしょう．

著者の奥村氏は日本における$\TeX$の第一人者で，本書は$\LaTeX$初心者から中級者まで幅広い層に役立つ$\LaTeX$の教科書です．

数式処理だけでなく$\LaTeX$を扱う際に便利な多くの機能の解説が載っており，しっかり理解して$\LaTeX$を習得することができます．

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線のスタイル

まずは線のスタイルのオプションについて説明します．

線の太さ

例えば，線の太さを 1ptにしたいときは，

\tikz \draw[line width=1pt] (0,0)--(2,0);

1	\tikz \draw[line width=1pt] (0,0)--(2,0);

と記述すれば，

$太さ１ポイントの線分$

太さを指定するにはオプションで line width=を使う

と太さが 1ptの線が描けます．すなわち， drawの直後に [line width=Xpt]と記述すれば，線の太さが Xポイントのグラフが描けます．

このように具体的に幅を指定しても良いですが，以下のように標準で用意されている線の幅のオプションもあります．

線の太さ
種類	オプション	表示
0.1ptの線	ultra thin	$太さ0.1ptの線分$
0.2ptの線	very thin	$太さ0.2ptの線分$
0.4ptの線	thin	$太さ0.4ptの線分$
0.6ptの線	semithick	$太さ0.6ptの線分$
0.8ptの線	thick	$太さ0.8ptの線分$
1.2ptの線	very thick	$太さ1.2ptの線分$
1.6ptの線	ultra thick	$太さ1.6ptの線分$

veryと ultraについては very thickと ultra thickのようにスペースが必要ですが， semithickはスペースがないことに注意してください．

点線と破線

例えば，

\tikz \draw[dashpattern=on 3pt off 2pt on 5pt off 2pt] (0,0)--(5,0);

1	\tikz \draw[dashpattern=on 3pt off 2pt on 5pt off 2pt] (0,0)--(5,0);

と記述すれば，

$点破線$

点破線のデザインをするにはオプションに onと offを使う

と点破線が描けます．すなわち， dashpattern=のあとに on Xptで表示させる長さを， off Yptで表示させない長さを指定することで，これを繰り返すデザインの点破線となります．

このように具体的に点破線のデザインを指定しても良いですが，以下のように標準で用意されている点線・破線のオプションもあります．

線のデザイン
種類	オプション	表示
点線	dotted	$点線$
破線	dashed	$破線$
破点線	dash dot	$点破線$
破点々線	dash dot dot	$点点破線$

また，

\begin{tikzpicture}
 \draw[densely dotted] (0,0)--(5,0);
 \draw[loosely dotted] (0,-1/2)--(5,-1/2);
 \draw[densely dashed] (0,-1)--(5,-1);
 \draw[loosely dashed] (0,-3/2)--(5,-3/2);
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}

\draw[densely dotted] (0,0)--(5,0);

\draw[loosely dotted] (0,-1/2)--(5,-1/2);

\draw[densely dashed] (0,-1)--(5,-1);

\draw[loosely dashed] (0,-3/2)--(5,-3/2);

\end{tikzpicture}

と記述すれば，

$間隔を調整した点線・破線$

点線・破線の間隔を調整するにはオプションに denselyまたは looselyを使う

となります．すなわち， dottedまたは dashedの前に denselyをつければデザインが密になり， looselyをつければデザインが疎になります．

矢印

例えば，線を矢印にしたいときは，

\begin{tikzpicture}
\draw[->] (0,0)--(5,0);
\draw[<-] (0,-1/2)--(5,-1/2);
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}

\draw[->] (0,0)--(5,0);

\draw[<-] (0,-1/2)--(5,-1/2);

\end{tikzpicture}

と記述すれば，

$右向き矢印と左向き矢印$

線分を矢印にするにはオプションに ->や <-などを使う

と矢印が描けます．すなわち， drawの直後に [->]または [->]を記述すれば，線がその向きの矢印になります．

他にも，標準で用意されているオプションで両端を矢印にしたり，２重矢印にすることもできます．

線の矢印化
種類	オプション	表示
矢印（最初の端点）	<-	$左向き矢印$
矢印（最後の端点）	->	$右向き矢印$
矢印（両端点）	<->	$両向き矢印$
２重矢印	->>	$２重矢印$

また，

\tikz \draw[->,>=stealth] (0,0)--(5,0);

1	\tikz \draw[->,>=stealth] (0,0)--(5,0);

と記述すれば，

$矢の部分が太い（ステルス機型の）矢印$

矢印の矢を太く（ステルス機型に）するにはオプションに >=stealthを使う

と太い（ステルス機型の）矢印となります．

二重線・透過

他に以下の標準で用意されている線のスタイルのオプションがあり，いくつか紹介します．

線のオプション
種類	オプション	表示
２重線	double	$２重線$
２重線（間が赤）	double=red	$間に色が付いた２重線$
２重線（間隔が２pt）	double distance=2pt	$線の距離を指定した２重線$
透過（６０%）	opacity=.3	$透過した線分$

色を変える

例えば，線を青にしたいときは，

\tikz \draw[blue] (0,0)--(5,0);

1	\tikz \draw[blue] (0,0)--(5,0);

と記述すれば，

$色の付いた線分$

線分の色を変えるにはオプションで色を指定する

と青線になります．すなわち， drawの直後に [色]を記述すれば，線がその色になります．

青以外にも，標準で用意されているオプションで色を指定することができ，いくつか紹介します．

線の色
種類	オプション	表示
赤	red	$赤色の線分$
青	blue	$青色の線分$
黄	yellow	$黄色の線分$
緑	green	$緑色の線分$
橙	orange	$橙色の線分$
灰	gray	$灰色の線分$

また，

\tikz \draw[red!60!blue] (0,0)--(5,0);

1	\tikz \draw[red!60!blue] (0,0)--(5,0);

と記述すれば，

$赤６０%青４０%の色で描いた線分$

色を混ぜるにはオプションの色を色1!(色1の割合)!色2と指定する

と赤６０%青４０%の色で描けます．

図の移動・拡大縮小・回転

例えば，線を移動したいとき，

\begin{tikzpicture}
 \draw[->,>=stealth,semithick] (-0.5,0)--(3.5,0)node[above]{\$x\$}; %x軸
 \draw[->,>=stealth,semithick] (0,-0.5)--(0,3.5)node[right]{\$y\$}; %y軸
 \draw (0,0)node[below  left]{O}; %原点
 \draw[dashed] (1,0)node[below]{1}--(1,1)--(0,1)node[left]{1}; %点(1,1)
 \draw (0,0)--(1,1)--(2,0); %移動前
 \draw[shift={(1,2)},blue] (0,0)--(1,1)--(2,0); %移動後
\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}

\draw[->,>=stealth,semithick] (-0.5,0)--(3.5,0)node[above]{\$x\$}; %x軸

\draw[->,>=stealth,semithick] (0,-0.5)--(0,3.5)node[right]{\$y\$}; %y軸

\draw (0,0)node[below left]{O}; %原点

\draw[dashed] (1,0)node[below]{1}--(1,1)--(0,1)node[left]{1}; %点(1,1)

\draw (0,0)--(1,1)--(2,0); %移動前

\draw[shift={(1,2)},blue] (0,0)--(1,1)--(2,0); %移動後

\end{tikzpicture}

と記述すれば，

$図の平行移動$

オプションを指定すれば図を平行移動させられる

と黒線が青線のように$x$軸方向に+1，$y$軸方向に+2平行移動します．

他にも様々な図の移動が可能で，以下に標準で用意されている図の移動のオプションの例を挙げます．なお，黒線が移動前，青線が移動後です．

線の色
種類	オプション	表示
平行移動（$x$軸方向：＋１ $y$軸方向：−２）	shift={(1,-2)}	$図のx軸方向に+1，y軸方向に-2の平行移動$
拡大/縮小（原点中心で２倍）	scale=2	$図の原点中心の2倍拡大$
拡大/縮小（点(1,1)中心で２倍）	scale around={2:(1,1)}	$図の(1,1)中心の2倍拡大$
回転（原点中心２０度）	rotate=20	$図の原点中心の20度回転$
回転（点(1,1)中心２０度）	rotate around={20:(1,1)}	$図の(1,1)中心の20度回転$