学校の自由研究や探究学習、いつかは大学の卒業論文。「研究を文章にする」スキルは、プログラミングと同じくらい一生使えます。今回は、世界中の研究者・大学生が使う組版ソフト LaTeX(ラテフ/レイテック) を、ブラウザだけで動く Overleaf で体験。自分の研究を「本物の論文」形式で発表できるようになります。
① LaTeX が「Word より綺麗に数式・図表が並ぶ」理由を理解する ② Overleaf にサインアップして1ファイル目を書く ③ 数式・図表・参考文献・章立て・目次の入れ方を覚える ④ EP.06(探究学習)で作った分析結果を論文形式の にする
Step 1: なぜ LaTeX か
Word の限界:① 数式エディタが手間(複雑な式は崩れる)/ ② 図表番号が手動更新でズレる / ③ 参考文献の整形が苦痛 / ④ ページ数が増えると重い・落ちる。 LaTeX の強み:① 数式が綺麗(数学記号は世界標準)/ ② 図表番号・章番号・引用が自動採番/ ③ 参考文献は BibTeX で一括管理/ ④ テンプレートを変えるだけで投稿先の体裁に自動変換。 世界中の物理・数学・コンピュータサイエンス分野の論文の 9割以上が LaTeX。大学に進むなら必須スキル。
Step 2: Overleaf を開く(インストール不要)
Overleaf(https://www.overleaf.com/)は LaTeX のクラウド版。Google アカウントでサインインすれば、ブラウザだけで論文が書けます。無料プランで自由研究レベルなら十分。

- 1https://www.overleaf.com/ にアクセス → Sign up → Google で連携
- 2ダッシュボードで「New Project」→「Blank Project」を選択
- 3タイトルを入力(例: my-first-paper)
- 4左側がエディタ、右側がプレビュー。書き換えると右側が自動更新
Step 3: ハロー、LaTeX!(最初の1ファイル)
Blank Project を開くと、すでに `\documentclass...` から始まる雛形が入っています。これを以下に置き換えてみましょう。
\documentclass[11pt,a4paper]{article}\usepackage[utf8]{inputenc}\usepackage[japanese]{babel} % 日本語対応\usepackage{amsmath,amssymb} % 数式\usepackage{graphicx} % 図\usepackage{hyperref} % リンク
\title{自由研究:プログラミングで$\pi$を求める}\author{ふくふく学園 \\ 山田太郎}\date{2026年5月}
\begin{document}\maketitle
\begin{abstract}モンテカルロ法を用いて円周率 $\pi$ を計算した結果、点の数を増やすほど真値に近づくことが確認できた。\end{abstract}
\section{背景}円の面積から $\pi$ が求められることは知っている。しかしコンピュータで $\pi$ を求める方法は色々ある。
\section{方法:モンテカルロ法}正方形に乱数で点を打ち、円の中に入った比率から $\pi$ を逆算する:\begin{equation}\pi \approx 4 \times \frac{\text{円内の点の数}}{\text{全部の点の数}}\end{equation}
\section{結果}点の数 $N$ を $10, 100, \ldots, 10^6$ と変えて測定した結果、$N = 10^6$ で $\pi \approx 3.1416$ となり、誤差は0.001\%以下になった。
\section{結論}乱数を使っても精密な計算ができる。これがモンテカルロ法の威力。
\end{document}Overleaf は保存と同時に右側で PDF が自動生成 されます。表紙・章立て・数式番号・抽象 (Abstract) が、Word ではほぼ無理な品質で並びます。これがLaTeXの「魔法」の正体。
Step 4: 数式をたくさん書いてみる
インライン数式は $E = mc^2$ のように \$ で囲む。
別行立てにするなら:\[ \int_0^\infty e^{-x^2}\, dx = \frac{\sqrt{\pi}}{2}\]
連立方程式:\begin{align} ax + by &= 1 \\ cx + dy &= 0\end{align}
行列:\[ A = \begin{pmatrix} a & b \\ c & d \end{pmatrix}\]
ギリシャ文字: $\alpha, \beta, \gamma, \delta, \pi, \sigma, \Omega$
数式番号への参照:式 \eqref{eq:euler} は美しい:\begin{equation} \label{eq:euler} e^{i\pi} + 1 = 0\end{equation}Step 5: 図と表を入れる
% Python (matplotlib) で生成した montecarlo_pi.png を% Overleaf 左下の Upload からアップロードしてから
\begin{figure}[htbp] \centering \includegraphics[width=0.8\linewidth]{montecarlo_pi.png} \caption{点数 $N$ と $\pi$ の推定誤差。両対数で直線になる。} \label{fig:montecarlo}\end{figure}
図 \ref{fig:montecarlo} に示すとおり……
% 表\begin{table}[htbp] \centering \begin{tabular}{|c|r|r|} \hline 点数 $N$ & 推定値 & 誤差 \\ \hline 100 & 3.16 & 0.6\% \\ 10{,}000 & 3.140 & 0.05\% \\ 1{,}000{,}000 & 3.1416 & 0.001\% \\ \hline \end{tabular} \caption{$\pi$ 推定の収束} \label{tab:results}\end{table}Step 6: 参考文献(BibTeX)
本物の論文には参考文献リストが付きもの。LaTeX では別ファイルに `.bib` 形式で書いておけば、引用順に自動整形してくれます。
@article{metropolis1949, author = {Metropolis, N. and Ulam, S.}, title = {The Monte Carlo Method}, journal = {Journal of the American Statistical Association}, year = {1949}, volume = {44}, pages = {335--341}}
@book{knuth1997, author = {Knuth, D. E.}, title = {The Art of Computer Programming, Volume 2}, publisher = {Addison-Wesley}, year = {1997}}本研究は Metropolis らの古典的な手法 \cite{metropolis1949} に基づく。
\bibliographystyle{plain}\bibliography{refs}Step 7: テンプレートを使ってプロっぽく仕上げる
Overleaf のトップページから Templates に行くと、論文・卒論・履歴書・スライドなど 数千のテンプレート が無料で使えます。「学校の自由研究」用には Article (Plain) や Academic Report、もう少し凝りたいなら Modern CV や IEEE Conference Template など。

高校で「Word で提出」と言われた場合は、Overleaf で PDF 出力 → Word に貼るか、提出時だけ Word にコピペ。「自分は LaTeX で書いて綺麗な PDF を出す」と先生に断っておけばだいたい OK。
Step 8: 自由研究を論文化してみよう
EP.06(探究学習) や EP.11(化学反応) で作った分析結果を、ここまで学んだ LaTeX で論文形式にまとめてみてください。Python 側で出した PNG・ をそのまま埋め込めば、研究らしい仕上がりになります。
- Title / Author / Date
- Abstract(要約)
- Introduction(背景・目的)
- Method(方法・データ・コード)
- Results(図表で見せる)
- Discussion(結果の解釈・限界)
- Conclusion(結論)
- References(参考文献)
学会のジュニアセッション・高校生対象の論文コンテスト・大学のオープンキャンパス課題 など、最近は中高生でも本格的な論文を出せる場が増えています。LaTeX で書けるだけで「この子は本気だ」と評価が変わります。
シリーズ後半予告(EP.13〜)
EP.13 は核分裂連鎖反応シミュレーション。中性子・原子核・を、自分のパソコンで動かして見ます。物理の「原子核」の章が、コードで立ち上がります。
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