Na hoteli Kubka ako nového učiteľa čakala prvá prednáška tohto školského roku. Dištančné vzdelávanie je však sviňa. Keď sa Kubko snažil nakresliť zadanie geometrickej úlohy na jednej internetovej stránke, ktorá poskytuje zdieľanú tabuľu, zistil, že to nie je žiadna sranda. Kružnice sa tam kreslia vážne blbo. A ešte k tomu vpísať trojuholníku kružnicu? No nazdar!
Aplikácia dovoľuje robiť nasledovné kroky:
Vyznačiť bod v rovine, na priamke, na kružnici, na priesečníku dvoch útvarov alebo dotykový bod.
Vyznačiť dva body a narysovať nimi priamku.
Vyznačiť dva body $K$, $L$ a jednu z dvoch polrovín určenej priamkou $KL$ a narysovať kružnicu, ktorá je vpísaná do štvorca so stranou $KL$, ktorý sa nachádza vo vyznačenej polrovine. (V tomto kroku sa narysuje len kružnica, štvorec ani stred kružnice sa nenarysuje.)
Vie pomocou uvedených krokov vpísať Kubko do trojuholníka $ABC$ kružnicu, a to bez ohľadu na voľby bodov $A$, $B$, $C$?
Tretia operácia v zadaní je nezvyčajná, tak ju nazvime „kružnica nad úsečkou“, aby sme ju nemuseli vždy celú opisovať. Ak by sme mali obyčajnú konštrukciu kružnice pomocou stredu $A$ a polomeru $|AB|$, tak by sme úlohu vedeli riešiť bežnou konštrukciou stredu opísanej kružnice. Jeden príklad takej konštrukcie si ukážeme na konci. Chceli by sme teda získať možnosť narysovať kružnicu pomocou stredu $A$ a iného bodu $B$. Na získanie takejto možnosti použijeme niekoľko pomocných krokov:
Zostrojenie stredu úsečky: Vezmime si úsečku $KL$. Keď do štvorca vpíšeme kružnicu, tak táto kružnica sa ho dotýka v stredoch strán. Použitím „kružnice nad úsečkou“ teda vieme zostrojiť kružnicu, ktorá sa dotýka úsečky $KL$ v jej strede. Vyznačením dotykového bodu kružnice a úsečky $KL$ zostrojíme stred úsečky $KL$.
Narysovanie osi úsečky: Os úsečky sa nám hodí, pretože nám umožňuje istým spôsobom otočiť úsečku o $90^\circ$, a teda vyrábať pravé uhly, ktoré sa hodia napríklad pri konštrukcií štvorca či kolmíc.
Keď už máme stred úsečky, skúsme zostrojiť aj jej os. Narysujme v rovnakej polrovine nad oboma polovicami úsečky kružnice (zatiaľ aj tak veľmi nevieme skonštruovať niečo iné). Tie sa budú dotýkať, keďže štvorce, do ktorých sú vpísané, majú spoločnú stranu. Dostali sme tak nový bod a môžeme ním viesť priamku. Keď ju vedieme aj cez stred úsečky $KL$, bude na úsečku $KL$ kolmá (rozmyslite si prečo). Nová priamka je tak hľadaná os úsečky.
Teraz ku konštrukcií. Najskôr narysujeme „kružnicu nad úsečkou“ $KL$ a os úsečky $KL$. Stred úsečky $KL$ označme $M_{KL}$. Druhý bod, v ktorom pretne os úsečky $KL$ „kružnicu nad úsečkou“ $KL$ označíme $N$. Teraz narysujeme os úsečky $M_{KL}N$. Táto os pretne „kružnicu nad úsečkou“ $KL$ v bodoch $K’$, $L’$. Dá sa všimnúť (a skúste si to dokázať), že $K’$, $L’$ sú stredmi strán štvorca so stranou $KL$, teda zopakovaním celého tohto postupu pre úsečku $K’L’$ vieme dostať druhé dva vrcholy štvorca so stranou $KL$.
Môžme dorysovať „kružnicu nad úsečkou“ pre stranu obdĺžnika, na ktorej leží bod $L$. Takto dostaneme kružnicu so stredom v bode $K$, ktorá zároveň prechádza bodom $L$. Ak by sme preklopili tento obdĺžnik ešte doľava, tak ako je to na obrázku, tak uvidíme, že kružnica ktorú sme skonštruovali je vpísaná jednému veľkému štvorcu.
Všetky tieto kroky môžme zachytiť nasledovnými obrázkami:


Samozrejme spôsobov, ako docieliť konštrukciu kružnice podľa stredu a polomeru je veľa, my sme si len vybrali jednu konkrétnu konštrukciu. Už len stačí použiť jeden z bežných postupov konštrukcie stredu vpísanej kružnice:
Zostrojíme os uhla $BAC$ klasickým postupom pomocou troch kružníc, tak ako na obrázku.
Analogicky zostrojíme os uhla $ABC$. Priesečník osí uhlov označíme $I$ a ide o stred vpísanej kružnice.
Nech $M_{BI}$ je stredom úsečky $BI$. Kružnica so stredom $M_{BI}$ a polomerom $|BM_{BI}|$ je Tálesovou kružnicou nad úsečkou $BI$. To znamená, že ak druhý priesečník tejto kružnice a strany $BC$ označíme $D$, tak uhol $BDI$ je pravý, teda $D$ je zároveň bod dotyku kružnice vpísanej trojuholníku $ABC$ a strany $BC$.
Už len stačí dorysovať kružnicu so stredom $I$ a polomerom $|ID|$. Táto kružnica je vpísanou kružnicou trojuholníka $ABC$. Celý náčrt si môžme pozrieť na nasledovnom obrázku.

Korešpondenčný matematický seminár zastrešuje občianske združenie Trojsten.
Trojsten, o.z.
FMFI UK, Mlynská dolina
842 48 Bratislava
Intenzívny matematický zážitok v lete
Tímová matematická súťaž pre stredoškolákov
Knižnica všemožných matematických múdrostí