Nhà bác Hương có một mảnh sân hình vuông có cạnh là 16 m . Bác Hương muốn lát gạch màu đỏ có dạng hình vuông MNPQ để trang trí lên mảnh sân hình vuông (như hình vẽ).

Coi các sân đó là hình vuông \[ABCD\], phần lát gạch đỏ trang trí là hình vuông \[MNPQ\].

Ta chứng minh được \[\Delta AMQ = \Delta BNM = \Delta CPN = \Delta DQP\] (c.c.c)

Diện tích hình vuông \[MNPQ\] có diện tích nhỏ nhất khi tổng diện tích bốn tam giác vuông ở bốn góc hình vuông \[ABCD\] là lớn nhất.

Gọi \[S = {S_{AMQ}} + {S_{BNM}} + {S_{CPN}} + {S_{DQP}} = 4{S_{AMQ}} = 4 \cdot \frac{1}{2}AM \cdot AQ = 2 \cdot AM \cdot AQ\]

Mà \[AM + AQ = AM + MB = 16\,\,\left( {\rm{m}} \right)\].

Lại có \[{\left( {AM - MB} \right)^2} \ge 0\]

Suy ra \[A{M^2} + M{B^2} \ge 2MA \cdot MB\]

Do đó, \[A{M^2} + 2MA \cdot MB + M{B^2} \ge 4MA \cdot MB\]

             \[{\left( {MA + MB} \right)^2} \ge 4MA \cdot MB\]

Suy ra \[2MA \cdot MB \le \frac{{{{\left( {MA + MB} \right)}^2}}}{2} = \frac{{{{16}^2}}}{2} = 128\] hay \[S \le 128\].

Dấu “=” xảy ra khi \[MA = MB = \frac{{AB}}{2} = 8{\rm{ }}\left( {\rm{m}} \right)\].

Khi đó, \[M,\,N,\,P,\,Q\] lần lượt là trung điểm của các cạnh \[AB,\,BC,\,CD,\,DA.\]

Vậy khi \[M,\,N,\,P,\,Q\] lần lượt là trung điểm của các cạnh \[AB,\,BC,\,CD,\,DA\] thì diện tích hình vuông \[MNPQ\] nhỏ nhất.