эти матрицы соответствуют одному и тому же оператору в разных базисах, а значит
Вот здесь ошибка. Если у оператора
в базисе
такая же матрица, как у оператора
в базисе
, то это не означает, что
.
При фиксированном базисе есть биекция между операторами и матрицами, причем сложение и умножение матриц соответствует сложению и композиции операторов. Но в разных базисах у одного и того же оператора разные матрицы (хотя и связанные между собой; но эта связь другая, чем, например, у матриц билинейных форм - оператор это тензор ранга
, а билинейная форма - ранга
, этим же объясняется, что операторы перемножать можно, а билинейные формы нельзя).