Undefined control sequence

! Undefined control sequence は、ほとんどの人が最初に出会う LaTeX のエラーです。ただし厳密には LaTeX のエラーではありません。LaTeX を一切読み込まない素の TeX でも同じ三語がそのまま出ます——control sequence（制御綴）は「バックスラッシュに続く名前」を指す TeX 自身の用語で、メッセージは「その名前は辞書に無い」としか言っていないのです。それでもこれが検索のいちばん多いエラーである理由は、その先で起きることにあります。TeX は止まりません。知らないコマンドを黙って捨て、そのまま読み進め、引数が本文の文字に化けた PDF を平然と渡してきます。このページでは、ほぼ全てを占める 3 つの原因——綴り間違い、読み込んでいないパッケージ、定義より前に使ったマクロ——と、ログの行番号が「TeX が気づいた場所」であって間違えた場所とは限らない、という罠を扱います。

エラーの読み方——行が折り返された位置が犯人

折り返された 2 行のうち、上の行の末尾にあるコマンドが未定義のコマンドです。 TeX はエラーを報告するとき、その行を「すでに読んだ部分」と「まだ読んでいない部分」に割って上下に並べます。読むのを止めた瞬間が問題の起きた瞬間なので、境目がそのまま犯人を指します。下は \textbf を \textbnf と打ち間違えた本物のログです。

! Undefined control sequence.
l.4 This is \textbnf
                    {bold} text.

l.4 は 4 行目という意味です。数式の中で起きた場合は、l.4 の上に <recently read> \fra のような行が増えることがあり、こちらはコマンド名を単独で示してくれます。いずれにせよ、まずすべきは そのコマンド名を自分のソースで検索すること。綴りが正しければ次の節へ進みます。なお、パッケージ名のほうを打ち間違えた場合はこのエラーにはならず、! LaTeX Error: File に続けて見つからない .sty の名前が出る別のエラーになります。

原因は 3 つしかない——綴り・パッケージ・定義の順番

未定義コマンドの原因は、実務上ほぼこの 3 つに尽きます。綴り間違い、パッケージの読み込み忘れ、定義より先に使ったマクロ。 順番も重要で、上から順に潰すのがいちばん速い——綴りの確認は数秒で済み、パッケージの確認はプリアンブルを見るだけ、マクロの確認だけが少し手間だからです。

• 綴り間違い——\fra と \frac、\textbnf と \textbf、\begni と \begin。コマンド名は大文字小文字を区別するので、\LaTeX を \Latex と書いても未定義になります。
• パッケージの読み込み忘れ——コマンドの綴りは合っているのに、それを定義するパッケージをプリアンブルで \usepackage していない。次節の対応表を参照してください。
• 定義より先に使ったマクロ——\newcommand の書き忘れ、定義行より上での使用、あるいは定義が波括弧や環境の中にあってその外では消えている。

そのコマンドはどのパッケージのものか

下の表は、この理由で未定義になりやすいコマンドと、それを定義するパッケージの対応です（TeX Live 2024 で \ifdefined により実地に確認したもの）。もっとも多い取り違えは amsmath と amssymb です。 \lVert は amsmath にあって amssymb には無く、\mathbb と \therefore は amssymb にあって amsmath には無い——数式まわりで「読み込んでいるのに未定義」が起きたら、まずここを疑ってください。表に無いコマンドは texdoc パッケージ名 でそのパッケージの説明書を開いて確かめられます。

\newcommand が効かない——順番とスコープ

TeX は上から下へ一度だけ読むので、定義は使用より前になければなりません。 人間はソースを「全体」として眺めますが、TeX は行を順に読み、\newcommand に到達した瞬間にはじめてその名前を辞書に登録します。だから 200 行目で定義したマクロを 40 行目で使えば未定義です。もう一つの落とし穴が スコープ——波括弧や環境の内側で定義したマクロは、その閉じ括弧で消えます。どちらの事故もプリアンブルに定義をまとめれば起きません。\newcommand 自体の書き方（引数、既定値、\renewcommand との違い）は「マクロの定義」のページが扱います。

\documentclass{article}
\begin{document}
% too early: \R is not in the dictionary yet
$\R$
\newcommand{\R}{\mathbb{R}}

% scoped: \tmp dies at the closing brace
{\newcommand{\tmp}{scoped}\tmp}
\tmp
\end{document}

報告された行が間違いの場所とは限らない

l.NN の上に -> を含む行があれば、間違いはその行に書かれたマクロの中にあります。 l.NN はあくまで TeX が異常に気づいた場所——つまりマクロを使った行です。定義そのものは数百行離れていることも、パッケージの中にあることもあります。次の例では、\lVert を使う \mynorm を \mysq が呼んでおり、amsmath を読み込み忘れています。ログが \mynorm #1->\lVert と示すのが唯一の手がかりです。

! Undefined control sequence.
\mynorm #1->\lVert
                   #1 \rVert
l.5 The value $\mysq{x}
                       $ is here.

この例では \mysq の名前がログに出ていません。LaTeX が \errorcontextlines を -1 に設定している（latex.ltx の 535 行目）ため、マクロの呼び出し連鎖のうち いちばん内側の一段しか表示されない からです。パッケージ内部のマクロで転んだときはこれでは足りません。プリアンブルに \errorcontextlines=999 を置いて組み直すと、\mysq #1->\mynorm {#1} の行が加わり、呼び出しの経路が全部見えます。原因が分かったら消しておくのが実務——普段は静かなログのほうが読めます。

PDF はできてしまう——それが本当の危険

未定義のコマンドは組版を止めません。TeX はそのコマンドだけを捨て、続きをふつうの文字として組みます。 つまり graphicx を読み込み忘れて \includegraphics[width=3cm]{example-image} と書くと、画像が消えるだけでなく、オプションとファイル名が 本文として印字された PDF が出来上がります。エディタやビルドツールは既定でエラーがあっても走り続ける設定（-interaction=nonstopmode）なので、警告の山を素通りして「できた PDF」を提出してしまう事故はこれで起きます。未定義コマンドが 1 つでも残っていたら、その PDF は信用してはいけません。

% graphicx was never loaded
\includegraphics[width=3cm]{example-image}

% the run still succeeds, and this is what lands on the page:
%   [width=3cm]example-image