Coi các sân đó là hình vuông ABCD, phần lát gạch đỏ trang trí là hình vuông MNPQ.
Ta chứng minh được ΔAMQ=ΔBNM=ΔCPN=ΔDQP (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=SAMQ+SBNM+SCPN+SDQP=4SAMQ=4⋅21AM⋅AQ=2⋅AM⋅AQ
Mà AM+AQ=AM+MB=16(m).
Lại có (AM−MB)2≥0
Suy ra AM2+MB2≥2MA⋅MB
Do đó, AM2+2MA⋅MB+MB2≥4MA⋅MB
(MA+MB)2≥4MA⋅MB
Suy ra 2MA⋅MB≤2(MA+MB)2=2162=128 hay S≤128.
Dấu “=” xảy ra khi MA=MB=2AB=8(m).
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.