Μερικά σχόλια:
1) Το α) δεν χρειάζεται γιατί έπεται από το β). Πραγματικά, αν Χ αντιστρέψιμος και πάρουμε

, το β) δίνει

, όπως θέλαμε.
2) Από το β) μπορούμε να δείξουμε
Ευθύ: Από την Γραμμική Άλγεβρα ξέρουμε

υπάρχουν αντιστρέψιμοι P, Q με Α = PBQ. Αλλά τότε από την β) είναι
f(B) = f(PB) = f(PBQ) = f(A).
Αντίστροφο: Έστω O, Α(1), A(2), ... , A(n) πίνακες τάξεων 0, 1, 2, ... , n αντίστοιχα.
Αν υπήρχαν κ, λ διαφορετικά με f(Α(κ)) = f(A(λ)), τότε οι αριθμοί
f(O), f(Α(1)), f(A(2)), ... , f(A(n)) θα ήσαν το πολύ n το πλήθος (όχι n+1).
Αν τώρα Β τυχαίος πίνακας , έστω τάξης μ, τότε rank(Β) = rank(A(μ)). Άρα, από το ευθύ,
f(Β)

{f(O), f(Α(1)), f(A(2)), ... , f(A(n))} .
Δηλαδή η εικόνα της f θα είχε n το πολύ στοιχεία, άρα δεν είναι επί του {0, 1, 2, ... , n}. Άτοπο.
3) Πϊσω στην άσκηση: Το παραπάνω δείχνει ότι η τάξη τυχαίου πίνακα Α προσδιορίζει μοναδικά το f(A). Με άλλα λόγια υπάρχει
αναδιάταξη σ του {0, 1, ... , n} με rank = σ
of
Προσοχή όμως. Δεν μπορούμε να πούμε περισσότερα, όπως έδειξα στο προηγούμενο μήνυμά μου.
Συμπέρασμα: Για να βγεί το ζητούμενο
χρειάζεται μία ακόμη υπόθεση. Εννοείται, πρέπει να την αναζητήσουμε ανάμεσα στις ιδιότητες που ξέρουμε ότι έχει η τάξη.
Εύκολα βλέπουμε ότι μία τέτοια είναι η

για κάθε δύο nxn πίνακες.
Φιλικά,
Μιχάλης Λάμπρου