O segredo é o monitores.xml, basta copiar a configuração do usuário para a raiz para corrigir o problema. Supondo que você configure suas resoluções com o Painel de Configurações do Gnome, pois isso atualizará o monitores.xml, enquanto o xrandr cli não irá.
sudo cp .config/monitors.xml /var/lib/gdm/.config/
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