Để giải bài toán này, ta cần tìm giá trị lớn nhất của \( n \) sao cho thỏa mãn các điều kiện đã cho. Ta có 4 thang máy, mỗi thang máy dừng ở 3 tầng khác nhau (không kể tầng 1) và không có 3 tầng nào là 3 số nguyên liên tiếp. Đồng thời, với hai tầng bất kỳ của tòa nhà, luôn có ít nhất một thang máy dừng ở cả hai tầng này.
Bước 1: Xác định số tầng tối đa mà mỗi thang máy có thể dừng
Mỗi thang máy dừng ở 3 tầng khác nhau, và các tầng này không được là 3 số nguyên liên tiếp. Do đó, các tầng mà một thang máy có thể dừng có dạng như sau:
- \( (a, a+2, a+4) \)
- \( (a, a+2, a+5) \)
- \( (a, a+3, a+5) \)
- v.v.
Bước 2: Xác định số lượng tổ hợp các tầng
Với 4 thang máy, tổng số tầng mà các thang máy có thể dừng là \( 4 \times 3 = 12 \) tầng. Tuy nhiên, do các tầng có thể trùng nhau giữa các thang máy, số tầng thực tế có thể ít hơn 12.
Bước 3: Đảm bảo điều kiện "với hai tầng bất kỳ của tòa luôn có một thang máy dừng được ở cả hai tầng này"
Để thỏa mãn điều kiện này, ta cần đảm bảo rằng bất kỳ cặp tầng nào cũng có ít nhất một thang máy dừng ở cả hai tầng đó. Điều này có nghĩa là các tổ hợp tầng của các thang máy phải được sắp xếp sao cho mọi cặp tầng đều được bao phủ.
Bước 4: Tìm giá trị lớn nhất của \( n \)
Giả sử \( n = 6 \). Ta có thể sắp xếp các tầng mà các thang máy dừng như sau:
- Thang máy 1: dừng ở tầng 2, 4, 6
- Thang máy 2: dừng ở tầng 2, 3, 5
- Thang máy 3: dừng ở tầng 3, 4, 5
- Thang máy 4: dừng ở tầng 4, 5, 6
Với cách sắp xếp này, ta thấy rằng mọi cặp tầng từ 2 đến 6 đều có ít nhất một thang máy dừng ở cả hai tầng đó. Ví dụ:
- Cặp tầng (2, 3): Thang máy 2
- Cặp tầng (2, 4): Thang máy 1
- Cặp tầng (2, 5): Thang máy 2
- Cặp tầng (2, 6): Thang máy 1
- Cặp tầng (3, 4): Thang máy 3
- Cặp tầng (3, 5): Thang máy 2
- Cặp tầng (3, 6): Thang máy 4
- Cặp tầng (4, 5): Thang máy 3
- Cặp tầng (4, 6): Thang máy 1
- Cặp tầng (5, 6): Thang máy 4
Với \( n = 7 \), ta không thể sắp xếp các tầng thỏa mãn điều kiện trên mà không vi phạm quy tắc "không có 3 tầng liên tiếp".
Do đó, giá trị lớn nhất của \( n \) là 6.