５回以下での不可能性の証明は簡単。
１０ｇの分銅が５１個、１１ｇの分銅が１個のケースを考えて、
天秤使用回数が５回以下では１１ｇの分銅を特定できないことがある、ってことを示せばいい。

証明の書き下しは清書厨に任せるよ。