Lấy D là điểm đối xứng, với A qua d. Theo tính chất đường trung trực: CA = CD.

Do đó CA + CB = CD + CB.

Gọi M là giao điểm của BD và d.

Nếu C không trùng với M thì xét tam giác BCD, ta có: CB + CD > BD hay CA + CB > BD (1).

Nếu C trùng với M thì:

CA + CB = MA + MB = MD + MB = BD (2).

So sánh (1) và (2) ta thấy điểm C trùng M hay C là giao điểm của BD và d thì giá trị của tổng CA + CB là nhỏ nhất.

Chú ý: Điểm C tìm được ở vị trí M như vậy là điểm duy nhất. Thật vậy, nếu lấy E đối xứng với B qua d thì AE vẫn cắt d ở M đúng vị trí mà BD cắt d.