A resposta foi definir o método de autenticação da raiz da seguinte forma:
$ sudo mysql -u root
...
mysql> USE mysql
...
mysql> UPDATE user SET plugin='mysql_native_password' WHERE User='root';
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)
Rows matched: 1 Changed: 1 Warnings: 0
mysql> FLUSH PRIVILEGES
mysql> exit
$ service mysql restart
$ mysql -u root
Welcome to the MySQL monitor. Commands end with ; or \g.
...
mysql>