х₁ - самый маленький арбуз
х₂ - средний арбуз
х₃ - крупный арбуз
х₄ - самый большой арбуз
х₁+х₂=11кг, так как это самые маленькие арбузы
х₁+х₃=12кг
х₁+х₄=13кг, самый маленький с самым большим
х₂+х₃=14кг
х₂+х₄=15кг
х₃+х₄=16кг
Нас интересуют арбузы х₁ и х₄. Возьмем для сравнения эти взвешивания:
х₁+х₂=11кг и х₂+х₄=15кг
в обоих случаях присутствует арбуз х₂, вес которого одинаков. Значит х₄ тяжелее х₁ на 15кг-11кг=4кг
Ответ: на 4 кг.