Hola Hernán
Fijate que los elementos de la diagonal de

son los mismos que los de

(son cuadradas).
Resulta que eso no es cierto. A mí la intuición me decía lo mismo (¡hasta casi escribo lo mismo que tú!), pero cuando empecé a hacer las cuentas me daba que no. Lo vemos. De paso, se lo aclaramos a
milly.
Sean

y

dos matrices cuadradas

. Por definición de producto de matrices, tenemos que:

donde

denota la fila

de

y

la columna

de

.
O sea,


Análogamente,

. Ahora nos fijamos en las entradas de la diagonal. La entradas
i-ésimas de ambas diagonales serían:


Hay que corroborar que

, es decir,

. Tenemos que:

De la misma manera:

Por lo tanto, hay que comprobar que

. Si expandimos las sumatorias resulta:


Aplicando la propiedad asociativa, se ve claramente la igualdad. Si el argumento no es convincente, se puede hacer por inducción en

.
Saludos
PD. Por lo visto, entrada a entrada no se puede afirmar que

. No tengo ahora tiempo de ver algún ejemplo, pero en las cuentas de este post no hay ningún indicio de que se cumpla esa igualdad. En general, no es cierta.