Be’, per quel che ne so multicols funziona componendo una colona e poi spezzandola in due due monconi alti \textheight se la colonna è più alta di 2\textheight; per quel che resta dopo itera il procedimento finché non resta l’ultimo pezzo di colonna meno alto di \textheight. A questo punto divide questo ultimo pezzo di colonna in due pezzi di altezza peri a metà dell’alteza rimasta.
Fin qui è semplice. Per fare questo deve usare il comando primitivo \vsplit specificandogli l’altezza del moncone che si vuole estrarre; se questa altezza corrisponde a (N-1)\baselineskip +\splittopskip (questa è l”altezza della prima riga del moncone) bene, la divisione vene fatta correttamente, ma se a causa di discendenti o altre piccole cose l’ultima riga sporgesse fuori dal moncone che \vsplit dovrebbe estrarre (cioè fosse complessivamente più alto dell’altezza specificata per il moncone, allora taglia il moncone con una riga in meno e allunga il moncone stiracchiando la gomma che si trova fra le righe (generalmente nulla) o fra i capoversi. In questo caso \parskip vale 0pt plus 1pt; l’allungabilità è piccola, ma è stirabile quanto si vuole, aumentando contemporaneamente la bruttezza del taglio. Siccome a quel taglio mancava poco meno di una riga, lo stiracchiamento di quel punto di allungabilità lo porta ad essere visivamente una riga bianca.
Giocare con \vsplit non è semplice; anche il cuore di \LaTeX qualche volta fa fatica a comporre il testo su due colonne, ma bisogna riconoscere che il meccanismo di LaTeX provvede anche alle note, agli inserti a giustezza piena in testa alla pagina e agli inserti con la giustezza della colonna all’interno della colonna stessa. Il meccanismo non è perfetto, tanto che esiste il pacchetto fixltx2e per aggiustare un pochino i difetti che nascono per il meccanismo dello spezzare le colone. Ciò nonostante non si riescono a inserire gli inserti a metà colonna o in calce alla colonna. e non si iresce a bilanciare i due ultimi ezzi di colonna (se non con dei trucchetti manuali, come viene fatto dal curatore della redazione di ArsTeXnica).
Multicols riesce a pareggiare a meno di una riga gli ultimi monconi e consente di cominciare la composizione multicolonna anche a metà pagina, ma non consente gli inserti nelle colonne. Né multicols né la routine di output riescono a mantenere le righe in pari se le colonne contengono titolini di sezionamento, equazioni, e simili inserzioni con gomma attorno. E nel tuo caso specifico è successo proprio questo fatto.