Một dàn đèn LED dạng lưới tam giác đều
ABC có cạnh bằng
n (với
n∈N∗,n⋮4) được chia thành các tam giác đều có cạnh bằng 1, mỗi nút của lưới có một bóng đèn (tham khảo hình vẽ).

Mỗi đèn có hai trạng thái: bật và tắt. Ban đầu, tất cả các đèn đều ở trạng thái tắt. Kí hiệu
Xi,Yj,Zi là các đường thẳng lần lượt song song hoặc trùng với
BC,
AB,
AC chứa đúng
i đèn
(i=1,2,…,n+1). Với mỗi thao tác, người ta tác động vào một trong các đường thẳng
Xi,Yj,Zk làm cho trạng thái của tất cả các đèn nằm trên đó thay đổi: đèn đang tắt sẽ bật, đèn đang bật sẽ tắt.
a) Chứng minh rằng điều kiện cần và đủ để ba đường thẳng
Xi,Yj,Zk cùng đi qua một đèn là
i+j+k=2n+3.
b) Từ trạng thái ban đầu, hãy chỉ ra một dãy thao tác trong đó số lần tác động vào mỗi đường thẳng
Xi,Yj,Zk nhiều nhất bằng 1, đồng thời mỗi nhóm
(X1,…,Xn+1),(Y1,…,Yn+1) và
(Z1,…,Zn+1) đều có ít nhất một đường thẳng được tác động, để sau dãy thao tác này tất cả các đèn đều tắt.
c) Với mỗi trạng thái
H có thể xảy ra của dàn đèn LED, gọi
s(H) là số thao tác ít nhất cần thực hiện để tạo ra
H từ trạng thái ban đầu. Tìm giá trị lớn nhất của
s(H).