Тогда еще никто не мог сказать наверное, что Николаю и его братьям придется жить в этом городе. Мать всю дорогу волновалась. Замирала от страха и в тот день, когда они стояли на тяжелом парадном крыльце гимназии у белых высоких колонн. Во всей фигуре матери, в ее опущенных плечах, в выражении больших печальных глаз были робость и растерянность. И, может быть, тогда, у чистых белых колонн, Николай впервые заметил, что на ней старенький, весь потертый плисовый салоп и темный, совсем не городской, полушалок. Мать все не решалась переступить заветный порог гимназии. Ее угнетало огромное ослепительно белое здание с колоннами, куполом и строгими дубовыми дверями с бронзовыми кольцами, пугал предстоящий разговор с директором гимназии. Ведь гимназия именовалась императорской! Одно время ее закрыли было совсем, но в 1798 году по ходатайству казанского генерал-губернатора князя Мещерского открыли вновь. Не считая народных училищ и церковных школ, это было одно-единственное среднее учебное заведение с новыми порядками на весь край — от Москвы до Тихого океана. В гимназию наряду с детьми дворян допускались также дети разночинцев. Особенно бедных брали на казенный кошт.
Оставшись вдовой, Прасковья Александровна Лобачевская сразу же замыслила устроить сыновей на казенный кошт. Она выбивалась из сил — и все же не могла прокормить большую семью. Отдать на казенный кошт — значит учить, одевать, кормить за счет государства.
Прасковье Александровне, дочери бедных мещан, не было и шестнадцати, когда она в 1789 году вышла замуж за тридцатилетнего уездного землемера Ивана Максимовича Лобачевского.
Родня не стала противиться этому браку, так как Иван Максимович, человек не без дарования, надеялся со временем сделаться архитектором, а следовательно, разбогатеть.
Кроме того, существовало предание: род Лобачевских якобы имел древнее дворянское происхождение, но к XVIII веку пришел в упадок; имения измельчали, были утрачены. И вот Лобачевские, дворяне Волынской губернии, незаметно превратились в разночинцев. Некто Патриций Лобачевский до сих пор числился коморником в земле Ковенской, другие Лобачевские рассеялись по необъятной Российской империи.
В Нижнем Новгороде проживал дядя Ивана Максимовича Егор Алексеевич Аверкиев, казенной палаты губернский казначей и надворный советник. Он-то и переманил Ивана Максимовича с молодой женой в Нижний Новгород. Через год после свадьбы у них родился сын Александр.
20 ноября 1792 года (по новому стилю — 1 декабря) появился Николай, будущий великий геометр. Сохранилась метрическая книга Алексеевской церкви Нижнего Новгорода за 1792 год, где записано: «
И хотя Иван Максимович числился коллежским регистратором, то есть имел первый классный чин гражданской службы, соответствовавший званию подпоручика в военной службе, получал он мало. Жалованья мелкого чиновника едва хватало на пропитание. Семья бедствовала. Э. П. Янишевский, заслуженный профессор чистой математики Казанского университета, ученик Н. И. Лобачевского, свидетельствует: «Бедность и недостатки окружали колыбель Лобачевского». В довершение ко всему Иван Максимович тяжело занемог. Его друг и родственник Прасковьи Александровны землемер Сергей Степанович Шебаршин взял детей на воспитание к себе. Но добрый Сергей Степанович вскоре умер. А весной 1802 года внезапно скончался и Иван Максимович. Прасковья Александровна осталась с тремя малолетними детьми на руках.
Откуда было понять детям озабоченность Прасковьи Александровны в тот хмурый осенний день 1802 года, когда они, сбившись в кучу, стояли на крыльце гимназии у гладких белых колонн! Одна мать знала, как трудно сыновьям разночинца попасть в императорское учебное заведение. Сюда отбирали наиболее способных, детям разночинцев устраивали особо строгие экзамены. В Казань приезжали из самых отдаленных углов, а казенных вакансий имелось не так уж много. Да и могла ли малограмотная Прасковья Александровна судить о том, достаточно ли хорошо подготовил ее малышей к трудным экзаменам учитель из народной школы?
Экзамен принимали Карташевский и инспектор гимназии Яковкин Илья Федорович. Тут впервые Карташевский выделил Николая Лобачевского. Древнюю, как мир, но весьма сложную задачу — бассейн получает воду из четырех труб; первая наполняет его в день, вторая — в два дня, третья — в три, а четвертая — в четыре; требуется узнать, во сколько времени наполнится бассейн, если все четыре трубы открыть одновременно? — Николай Лобачевский решил в уме. Учитель заинтересовался и теперь уж умышленно стал усложнять задачи; но Николай даже не притрагивался к грифелю и аспидной доске, он схватывал условие на лету и сразу же давал правильный ответ. Он был наделен этим даром — считать в уме. Карташевский понял, что имеет дело с высокоодаренным ребенком.