Замените мысленно выделенное существительное синонимом. Изменится ли падеж имени прилагательного?

Если заменить слово «царство» синонимом, например, «держава», то получится «в державе славной Салтана». Падеж имени прилагательного не изменится, так как предлог «в» употребляется с предложным падежом. В данном случае прилагательное по-прежнему будет в предложном падеже.