После нескольких часов попыток я обнаружил, что используемое разрешение вывода было неправильным.
Чтобы создать PDF-файл из изображения, необходимо изменить плотность вывода в соответствии с размером экрана, то естьсказать 72dpi:
$ convert -density 72 -page A4 toto.jpg toto.pdf
это также работает:
$ convert +density -page A4 toto.jpg toto.pdf
и полученный PDF:
$ identify toto.pdf
toto.pdf PDF 595x842 595x842+0+0 16-bit Bilevel DirectClass 63.2KB 0.000u 0:00.000