Gọi I là trung điểm AC. Nối IM, IN.
Vì IM là đtb tam giác ACD nên IM=CD:2. (1)
Vì IN là đtb tam giác ABC nên IN=AB:2. (2)
Với 3 điểm I, M, N bất kì, ta luôn có: MN\leq IM+IN. (3)
Từ (1), (2), (3)\Rightarrow MN\leq AB:2+CD:2=$\frac{AB+CD}{2}$
Dấu ''='' xảy ra\Leftrightarrow I, M, N thẳng hàng.
\Leftrightarrow ABCD là hình thang (bạn tự cm phần này)