TikZ
非常に高度な図表を作図できる
install
$ tlmgr install pgfpgf packageの一部として配布されている
構文
描画環境
\begin{tikzpicture}環境内に書き込む
\tikzを使うとインラインでも書ける
$ \tikz command; ; でコマンドを区切るコマンド中のスペース・改行は無視される
例示コードの注意点
以下、特に断りがない限り
header.tex を先頭につけて実行しているものとするTikZJaxの仕様
header.tex\documentclass[margin=0pt]{standalone}
\def\pgfsysdriver{pgfsys-ximera.def}
\usepackage[svgnames]{xcolor}
\usepackage{tikz} \draw [help lines] (0,0) grid (3,3); は方眼を引くコマンドgrid.tikz(tex)\begin{document}
\tikz \draw [ultra thick] (0,0) grid (3,3);
\quad
\tikz \draw [help lines,ultra thick] (0,0) grid (3,3);
\end{document} help lines は組み込みのスタイル$ \tikzset{help lines/.style={gray,very thin}}を実行したのと等価
TODO: 変数を示す記法を
:variable から <variable> に変えるmanualも後者を採用している
一番基本的なコマンドが\path
\path (:command1) (:command2) ... :command にOperation (TikZ)などが入る他の命令は、制御構文を除くと全てこれのaliasかsub commandでできている
TikZは略記法で構成されている面が強い
どの記法がどの記法の略記なのかを知ると、記法に馴染みやすいし応用も効く
名前はofficial manualに倣った
(:coordinate) move-to operation新しいpathの始点を
(:coordinate) に打つ --(:coordinate) line-to operation現在座標から
:coordinate まで線を引く rectangle (:coordinate) rectangle operation現在座標と
:cordinate を対角線上に配置した長方形を引く circle[radius=:radius] circle operation今の座標を中心に、半径
:radius の円を引く circle には楕円を書くoptionもある arc[start angle=<start>,end angle=<end>,delta angle=<delta>,radius=<radius>] arc operation現在座標を端点とした円弧を描く
現在座標は中心ではなく端点になることに注意
start angle , end angle , delta angle は、どれか1つを略してもいい全部あるときは
delta angle が無視される radius のかわりに x radius , y radius を設定してもいい楕円になる
略記法に
arc(<start>:<end>:<radius>) があるが、分かりづらいので推奨されていない to[options] 出ていくときと入ってくるときの角度を指定して描く曲線
Bezier曲線より設定しやすい
等角度で入出するときは
bend left=:angle か bend right=:angle を入れる別の角度にしたいときは、
in=:angle , out=:angle で設定する何も指定しないときはline-to operationと等価
grid (:coordinate) 方眼を引く
graph ：グラフを書く plot ：函数描画 pic ：特殊な描画コマンドやや特殊な命令
node (:name) at (:coordinate) {:node_contents} :coordinate にテキスト :node_contents を配置し、この座標に :name と名付ける :name と :coordinate は省略可 :coordinate を省略すると現在座標になる(後述)
:<animation attribute> などなど
Syntax for Path Specifications - PGF/TikZ Manualにだいたい網羅されている
opticsなど
<defs>みたいなこともできるらしい
path を実際に描画したり塗りつぶしたりしたいときは、 [] に描画オプションを入れる\pathだけを引いても、表示上は何も起きない。
pathを定義するだけ
draw などの描画方法(actionと呼ぶ？)を [] に指定することで初めて見た目に反映される [] は \path ... のどこに入れてもいいし、複数入れてもいいただし、
draw は circle の前に設定しないと描画されないcircles.tikz(tex)\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\path[draw,radius=1] (0,0) circle node{(0,0)};
\path (2,0) [draw,radius=0.5] circle node{(2,0)};
\path (4,0) [draw] circle [radius=0.3] node{(4,0)};
\path[draw,radius=0.5] (0,2) circle[] (2,2) circle[] (4,2) circle [radius=0.2] (5,2) circle -- (6,0) circle;
\end{tikzpicture}
\end{document}同じ
\path 内でoptionsを書くとき最初に書いたoptionの値がdefault value扱いされる
circle 命令の直後に座標を置くときは、空でもいいので [] を挟まないと文法エラーになるようだ -- 命令などなら [] 不要tikz覚書 p.4に関連する記述有り
描画オプションを指定した\pathはaliasが用意されている
\draw=
\path[draw] 枠線のみ\fill=
\path[fill] 塗りつぶしのみ\filldraw=
\path[fill,draw] 枠線と塗りつぶし\pattern=
\path[pattern] \shade=
\path[shade] \shadedraw
\path[shade,draw] \clip=
\path[clip] 指定した領域のみ表示\useasboundingbox=
\path[use as bounging box] official manualの"Part III TikZ ist kein Zeichenprogramm"に\path記法の仕組みが解説されている
options(HTMLでいう属性に相当)は
[] の中に書く , 区切りであり、option nameには空白を入れられることに注意例えば
\path[use as bounging box] は use as bounging box が一つのoptionである\coordinateで座標変数を定義する
\nodeでもできるが、ラベルが描画されてしまう
また
\node は大きさがあるため、配置が微妙に異なる等価なコマンド
coordinate = node[coordinate] = node[shape=coordinate] \coordinate = \path coordinate = \path node[coordinate] = \node[coordinate] $ \coordinate (:name) at (:coordinate);変数の意味は\nodeと同じ
座標の記法
VisualTikZの6.2 Coordinatesも参照
構文
(:coordinate_system cs::key-values) いくつかの座標系は略記法がある
標準で用意されている座標系
xy平面座標
(canvas cs:x=2cm,y=1.5cm) 略記：
(2cm,1.5cm) 3次元直交座標
(xyz cs:x=2cm,y=1.5cm,z=3.4cm) 略記：
(2cm,1.5cm,3.4cm) (canvas polar cs:angle=30,radius=1cm) 略記：
(30:1cm) (barycentric cs:A=1,B=1) node name しか指定できないみたい xyz polar 楕円座標？
よくわからない
xy polar よくわからない
node 事前に定義したnodeの座標を参照する
(node cs:name=A) 略記：
(A) (node cs:name=A,anchor=north) 略記：
(A.north) (node cs:name=A,angle=-30) 略記：
(A.-30) anchor と anghle はどちらか一方のみ指定できる (perpendicular cs:horizontal line through={(2,1)}, vertical line through={(3,4)} 略記：
(2,1 -| 3,4) もしくは (3,4 |- 2,1) perpendicular.tikz(tex)\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\path (2,1) coordinate (A) node[below] {A};
\path (3,2) coordinate (B) node[right] {B};
\draw (A) -- (perpendicular cs:horizontal line through={(A)},vertical line through={(B)});
\draw[dashed] (B) -- (B |- A);
\node[below] at (A -| B) {C};
\end{tikzpicture}
\end{document}\usetikzlibrary{}や外部パッケージで導入する座標系
任意の点から\nodeへ接線を引く
接線を引ける
\node は shape=coordinate と shape=circle のみ円筒座標
xyz cylindrical 球座標
xyz spherical etc.
他の座標から計算
標準機能およびcalc (TikZ)を使った四則演算
2点間の中点
calc を使う場合： ($(A)!0.5!(B)$) 重心座標を使う場合：
(barycentric cs:A=1,B=1) ++ で一つ前の座標を基準に動く + で\pathの最初の座標を基準に動く相対位置指定
基準の位置と受け手側の配置位置、2点の位置関係から決定する
標準機能
relative-position.tikz(tex)\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\fill (1,1) coordinate (A) circle[radius=1pt];
\node[above] at (A) {B};
\fill (2,1) coordinate (C) circle[radius=1pt];
\node[anchor=south] at (C) {B};
\end{tikzpicture}
\end{document} above 系は、基準となる座標のどこに配置するかを決める above なら基準の上に来る above=.3cm などで間隔を調整できるpositioning (TikZ)なしでもこの記法を使えるが、非推奨。
positioning (TikZ)を使うことが推奨されている
anchor は配置するオブジェクトの基準点を決めるdefaultは多分オブジェクトによって違う
標準機能だけで相対指定する
relative-position2.tikz(tex)\begin{document}
\begin{tikzpicture}
\tikzset{ball/.style={draw, circle},indicator/.style={thick,<->}};
\def\l{2cm}
\node[ball] (A) at (0,0) {A};
\node[ball] (B) at (0,\l) {B};
\draw[indicator] (A) --node[auto,swap]{edge} (B);
\draw[indicator] (A.west) --node[auto]{\l} (B.west);
\node[ball,right=\l/2] (C) at (A) {C};
\node[ball,above=\l] at (C) (D) {D};
\draw[indicator] (C.center) --node[auto,swap]{\l} (D);
\node[ball,right=\l/2] (E) at (C) {E};
\node[ball,above=\l] at (E.center) (F) {F};
\draw[indicator] (E.center) --node[auto,swap]{\l} (F);
\node[ball,right=\l/2] (G) at (E) {G};
\node[ball,above=\l,anchor=south] at (G.north) (H) {H};
\draw[indicator] (G) --node[auto,swap]{\l} (H);
\node[ball,right=\l/2] (I) at (G) {I};
\node[ball,above=\l,anchor=center] at (I.center) (J) {J};
\draw[indicator] (I.east) --node[auto]{\l} (J.east);
\draw[dashed] (B.north) -- (J.north);
\end{tikzpicture}
\end{document}ある程度はpositioning (TikZ)なしで設定できるっぽいな
TikZ の使い方 (圏論編) p.16にわかりやすい図がある
positioning (TikZ)を使うとより凝った指定ができる？
VisualTikZの7.7 Node labelsも参照
交点に設定
stealth- で線の始端に矢印 -stealth で線の終端に矢印 stealth-stealth で線の両端に矢印矢印は
stealth 以外にもいろいろ選べるVisualTikZやTikZ の使い方 (圏論編)の9 Arrow Tipsにある
graphs.tikz(tex)\usetikzlibrary {graphs}
\begin{document}
\tikz \graph { a -> {b, c} -> d };
\end{document}styling
CSSに相当するもの
:style_name/.style={...} ... に、 [] 内に入れているものを書くlocal application
各
\path もしくは \begin{tikzpicture} の [] に入れる , 区切りで定義するstyle名には半角スペースも使用可能
改行できないので注意
global application
\tikzset{}でglobalに定義するhttps://tikz.dev/tikz-scopes#sec-12.4
改行可能
\tikzstyle{}というコマンドもあるが非推奨https://tasusu.github.io/tikz.html#id4
スタイルには引数を設定できる
#1 , #2 , ...が変数名1変数までは設定無しに使用可能
2変数以上使いたいときは、
/.style を /.style 2 args に置き換える 2 は使いたい変数の数を入れるスタイルの適用範囲を制限・一括適用するのに\begin{scope}を使う
scope (TikZ)を使うと略記できるが、正直いらないと思う
計算
実数の計算はdefaultで可能
座標内で括弧
() を使った計算式を書くときは、計算式全体を {} で囲む例
$ \draw (1, 1) -- ({(3 + 4) / 2}, -5 / 2)それ以外は囲む必要なし
座標同士の計算をするときはcalc (TikZ)を読み込む
calc (TikZ)はonlyamsmathと干渉するので注意
対策として、
onlyamsmath のoptionにnodollardollarを入れるfrom
onlyamsmath のmanualの Acknowledgement 回転させたラベルをつける
例：中央まわり90°回転
$ node [left, rotate=90, anchor=south]nodeのanchorがdefaultで
east なので、文字列の真ん中に来るよう anchor=south を指定する必要があるTikZ環境全体の回転拡大縮小
\resizebox{}{}{}を使うと、横幅だけでなく縦幅の倍率も変えられる
色
xcolorにある色をdefaultで使える
色合成や数値指定の書式は
xcolor に従う \usetikzlibrary{optics, calc} が必要tex \draw [ultra thick] (1,1) -- (1,2) -- (2,2) -- (2,1) -- cycle;
\draw (1,2) to[dim arrow={label=2cm}] (2,2);
2024-01-29 13:25:30 曲芸。非推奨
opticsは光学レンズの図を描くためのpackage。矢印を描くためのpackageではない
繰り返し処理
拡張機能の詰め合わせ
うーん、まあ使うほどでもないかな
実用的な図
平面座標上に円や寸法、数式を書き込む
\picの挙動がわからん
angles (TikZ)で使うやつ？
角度の記号を出すやつ？
ほかにも描画できるっぽい？
"$\alpha$" が認識されないと怒っていたのは、quotes (TikZ)を入れれば解決するVisualTikZをみて解決した
2024-01-22 10:07:18 \tikzset{}を使ってスタイルをまとめた
2d-rotate.tikz(tex)\usetikzlibrary{angles,quotes}
2d-rotate.tikz(tex)\begin{document}
\begin{tikzpicture}[domain=-2:4,yscale=1,samples=200,>=latex,thick]
% \clip (0,0) rectangle (5,5);% 切り抜き
\tikzset{axis/.style={thick,->}};
\draw[axis] (-1,0) -- (4,0) node[right] {$x$};% x軸
\draw[axis] (0,-1) -- (0,4) node[below left] {$y$};% y軸
\coordinate (O) at (0,0);
\draw (O) node[below left] {O};% 原点
\draw[domain=-0.5:2] plot (\x, {2*\x}) node[right] {$y=2x$};
\draw[domain=-1:4] plot (\x, {-2/3*\x+2}) node[right] {$2x+3y=6$};
\draw[domain=-1:4] plot (\x, {3/2}) node[right] {$y=\frac{3}{2}$};
\coordinate (A) at (1,2);
\coordinate (O) at (3/4,3/2);
\coordinate (B) at (2,3/2);
\coordinate (C) at (2,2/3);
\tikzset{arrow angle/.style={draw=black,->,very thick,angle eccentricity=1.4,angle radius=#1}};
\pic["$\alpha$",arrow angle=8mm] {angle=B--O--A};
\pic["$\beta$",arrow angle=9mm] {angle=C--O--B};
\end{tikzpicture}
\end{document}2d-circle.tikz(tex)\usetikzlibrary{angles}
\usetikzlibrary{quotes}
\usepackage{amsmath}
\def\bm#1{\boldsymbol{#1}}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[domain=-2:4,yscale=1,samples=200,>=latex,thick]
% \clip (0,0) rectangle (5,5);% 切り抜き
\draw[thick,->] (-2,0) -- (4,0) node[right] {$x$};% x軸
\draw[thick,->] (0,-2) -- (0,6) node[below left] {$y$};% y軸
\draw (0,0) node[below left] {O};% 原点
\draw[dotted] (0,0) circle[radius=10mm];
\coordinate (O) at (0,0);
\coordinate (A) at (5/2,12/2);
\coordinate (B) at (4/2,-3/2);
\coordinate (C) at (77/65,21/65);
\fill (A) circle (2pt) node[right] {$\mathrm{A}(5,12)$};% 点
\fill (B) circle (2pt) node[right] {$\mathrm{B}(4,-3)$};% 点
\fill (C) circle (2pt) node[right] {$\mathrm{C}$};% 点
\draw (O)--(A);
\draw (O)--(B);
\draw (C)--(5/13,12/13);
\draw (C)--(4/5,-3/5);
\draw [thick,->] (O)--(5/13,12/13) node[right] {$\hat{\bm{a}}$};
\draw [thick,->] (O)--(4/5,-3/5) node[right] {$\hat{\bm{b}}$};
\draw[domain=-2:3,color=black] plot (\x, {3/11*\x}) node[right] {$3x-11y=0$};
\end{tikzpicture}
\end{document}parabora.tikz(tex)\usepackage{amsmath}parabora.tikz(tex)\begin{document}
\begin{tikzpicture}[domain=-2:4,samples=200,>=latex,thick]
% \clip (0,0) rectangle (5,5);% 切り抜き
\draw[thick,->] (-2,0) -- (5,0) node[right] {$x$};% x軸
\draw[thick,->] (0,-1) -- (0,9) node[below right] {$y$};% y軸
\draw (0,0) node[below left] {O};% 原点
\draw[domain=4.2:-2.5,color=black] plot (\x, {1/2*\x*\x}) node[right] {$C:y=\frac{1}{2}x^2$};
\draw[domain=-0.5:4.4,color=black] plot (\x, {2*\x}) node[right] {$y=2x$};
\coordinate (O) at (0,0);
\coordinate (Q) at (2,2);
\coordinate (R) at (2,4);
\coordinate (P) at (1*1.2,2*1.2);
\draw[dashed] (4,8) -- (4,0) node[below] {4};% y軸
\draw (Q) node[right] {Q};
\draw (R) node[above left] {R};
\draw (P) node[left] {P};
\draw (2,0) node[below] {$t$};
\draw (R)--(2,0);
\draw (O)--(P) node [midway,left] {$X$};
\draw (P)--(Q) node [midway,below] {$Y$};
\draw [bend left,distance=20mm,dotted] (O) to node [fill=white,inner sep=0.5pt,circle] {[$\sqrt{5}$]} (R);
\draw [bend right,distance=10mm,dotted] (O) to node [fill=white,inner sep=0.5pt,circle] {[1]} (2,0);
\draw [bend left,distance=20mm,dotted] (R) to node [fill=white,inner sep=0.5pt,circle] {[2]} (2,0);
\end{tikzpicture}
\end{document}条件分岐
\pgfmathparseの使い方も載っている
何故かエラーを吐くことが多くて疲れた
目的の条件式を作っても計算してくれない
文法を理解していないのかも
整数と比較するときは、
int() で整数型に明示的に変換しないといけなかったようだプログラムあるあるだけどさあ……こんなの気づかないって。
References
滅茶苦茶長い
officical manualをLWarpでHTMLに変換したもの
animationを使ったTIkZの図もSVGに変換されててすごい
原理から解説しているもの
広範囲に渡る、TikZを使ったpackagesの紹介
作例集もある
うまい書き方の模索も少し載っている
Beamer向け解説
有向グラフの作り方
\tikzで数式にマーカーを引く
ページ末尾に基礎的な解説あり
原理的な話はない
事例集
topicごとに見れる
平面幾何問題の図
#2024-12-19 15:16:33
#2024-10-07 00:03:24
#2024-06-03 23:21:59
#2024-03-13 18:56:13
#2024-02-01 22:47:34
#2024-01-29 13:26:31
#2024-01-28 09:21:25
#2024-01-27 19:32:39
#2024-01-22 16:34:14
#2024-01-21 20:18:16
#2024-01-19 13:03:06
#2023-12-31 14:27:13
#2023-07-04 06:15:26
#2023-06-17 15:06:22
#2023-06-15 09:57:38
#2023-06-14 21:00:11
#2021-04-25 14:11:48