Сначала кладем на обе чаши весов по три блюдца. Если равны по весу, тяжелое среди оставшихся трех. Если какая-то чаша перевесила, то на ней тяжелое блюдце.
Так мы определяем тройку "подозрительных".
Кладем любые два на чаши. Если одно перевесило, оно и есть требуемое. Если равны, то тяжелое то, которое не взвешивали