Предполагаю, что на деле все достаточно просто.
Предположим, что мы имеем дело с матрицей 2 на 2, при чем уже приведенной к жордановой форме (и для простоты пусть это будет просто диагональная матрица - с двумя значениями 1 и 0), т.е:


То есть:


Отсюда если существует полиномиальный первый интеграл

, то он должен обращаться в константу при подстановке решения:

Очевидно, такого полинома существовать не может!
Могут быть другие случаи - например, на диагонали стоит 1 и 2 - тогда будет существовать полиномиальный первый интеграл. Можно разобрать и другие случаи.
Однако,
не хотелось бы изобретать велосипед - полагаю (ввиду простоты задачи - что все это уже сделано). Интуитивно ответ в своей задачи я вижу, тем не менее, хотелось бы это строго доказать, а в идеале просто сослаться на какую-нибудь известную теорему
