> Насколько я правильно понял достаточно в преамбуле указать
> \allowdisplaybreaks[1]

Скорее \allowdisplaybreaks[4]

> Правда не совсем понятно зачем нужны варианты со значениями 2, 3 и 4

Для точной подстройки. LaTeX весь построен на том, что то или иное
решение принимается на основе сравнения оценок альтернативных решений.
Во внимание принимаются самые разные тонкости — во имя красоты. А
мнение пользователя учитывается с помощью такого «ручного» задания
весов.