Meus dois centavos são que, na minha universidade, tivemos estudantes de doutorado em matemática trabalhando em questões de ciência da computação (e professores no departamento de matemática com interesse em ciência da computação), bem como alguns estudantes de ciência da computação trabalhando principalmente em problemas puramente combinatórios.
Você pode estar certo de que, às vezes, é mais fácil trabalhar em questões de CS como estudante de matemática do que em questões de matemática pura como aluno de CS. Lembre-se de que, pelo menos nos dois primeiros anos, esses dois tipos de programas podem ter conteúdo bastante diferente. Como estudante de matemática, espera-se que você faça os cursos básicos de matemática como análise real, análise complexa, topologia, álgebra etc. A combinatória geralmente não faz parte desse núcleo. Para um programa de CS, haverá um requisito básico de CS, que geralmente envolve fazer uma mistura de cursos teóricos e mais aplicados. Embora o núcleo de um programa de matemática seja bastante padrão e rigorosamente aplicado, o núcleo de um programa de CS tende a depender muito do programa, e os requisitos podem ser mais flexíveis.
No entanto, tudo isso não é realmente de importância primordial (embora seja muito trabalho) e acabou nos primeiros dois anos. Entendo que é difícil saber no que você deseja trabalhar antes de cursar a faculdade e muitos alunos mudam de campo. No entanto, eu encorajo você a olhar para as páginas do corpo docente das escolas que você está considerando, ver no que os professores estão trabalhando e escrever vários e-mails para professores e alunos. Os estudos de doutorado são muito mais sobre relacionamentos pessoais e motivação pessoal do que sobre um programa como um todo. Bons programas no nível de doutorado, na minha opinião, são diferenciados por uma faculdade forte e uma cultura de pesquisa enérgica, e não pelo currículo. Você deve perguntar aos professores e aos alunos atuais sobre questões como o nível de colaboração entre os departamentos de matemática e ciências da computação. E você deve realmente tentar encontrar professores que tenham uma mistura de interesses que o agrade. É uma boa idéia escrever para eles para expressar seu interesse também.
Quanto aos empregos na indústria, não tenho certeza de que haja uma enorme diferença entre um diploma de teoria de CS e um diploma de matemática aplicada. Mas não tenho muito conhecimento disso.