Encontrou o problema. Eu deveria ter mencionado que estou usando uma estação de encaixe. E depois de dar uma olhada mais de perto, descobri que também há um conector VGA. Então, quando encaixado, a porta VGA do laptop parece estar desativada. Mas a porta VGA na estação de encaixe funciona ao usar a GPU Intel. Eu também tive que remover o cabo DVI do monitor externo porque ele não alternava para o modo VGA.
Bem, eu preferiria usar DVI ou HDMI, mas o VGA também funciona bem. Então, finalmente, posso usar gráficos Intel estáveis no modo de duas cabeças. Nouveau e NVidia comercial estão com muito bugs no Gnome Shell para o meu gosto.