Нужно использовать \mathbf{}
Лучше \mathbold.
Red_Herring, спасибо! Как я понимаю, некоторые шрифты и так выделяют жирным все символы внутри $. А этот требует дополнительно команду \mathbf{}.
По умолчанию надо выделять каждый фрагмент матмоды. Вы ведь не говорите толком, что вам нужно - выделить эту одну букву, несколько фрагментов или сменить шрифт матмоды по всему тексту. Как задача поставлена - так она и решается.