Parece que consegui resolver o problema. Olhando para /etc/X11/xorg.conf, descobri que duas coisas precisavam ser mudadas:
Option "Composite" "Disable"
para
Option "Composite" "Disable"
e
Option "TwinView" "0"
para
Option "TwinView" "1"
Aparentemente, a mudança para o Xinerama desativa a composição, mas a mudança de volta não é reativada. Além disso, o TwinView foi, por algum motivo, marcado como desativado, embora eu tenha visto dois monitores. Espero que isso ajude alguém que tenha esse problema.