Можно ли переопределить возвращаемый тип при перегрузке метода с одинаковыми аргументами

Нет, переопределить возвращаемый тип при перегрузке метода с одинаковыми аргументами невозможно. Перегрузка методов требует различий в параметрах (типах, количестве или порядке). Если сигнатуры методов совпадают, компилятор выдаст ошибку, даже если возвращаемые типы разные.

Пример:

// Ошибка компиляции - методы не перегружаются
int sum(int a, int b) { return a + b; }
double sum(int a, int b) { return (double)(a + b); }

Исключение: ковариантный возвращаемый тип при переопределении (не перегрузке!) в подклассе, где можно сузить тип возвращаемого значения.