Rambam, Hil. Yesodei HaTorah 5:5:
וְכֵן אִם אָמְרוּ לָהֶם עוֹבְדֵי כּוֹכָבִים תְּנוּ לָנוּ אֶחָד מִכֶּם וְנַהַרְגֶּנּוּ וְאִם לָאו נַהֲרֹג כֻּלְּכֶם. יֵהָרְגוּ כֻּלָּם וְאַל יִמְסְרוּ לָהֶם נֶפֶשׁ אַחַת מִיִּשְׂרָאֵל. וְאִם יִחֲדוּהוּ לָהֶם וְאָמְרוּ תְּנוּ לָנוּ פְּלוֹנִי אוֹ נַהֲרֹג אֶת כֻּלְּכֶם. אִם הָיָה מְחֻיָּב מִיתָה כְּשֶׁבַע בֶּן בִּכְרִי יִתְּנוּ אוֹתוֹ לָהֶם. וְאֵין מוֹרִין לָהֶם כֵּן לְכַתְּחִלָּה. וְאִם אֵינוֹ חַיָּב מִיתָה יֵהָרְגוּ כֻּלָּן וְאַל יִמְסְרוּ לָהֶם נֶפֶשׁ אַחַת מִיִּשְׂרָאֵל:
Likewise, if the idolaters say to them, “Give us one of you that we may kill him, and if not, we’ll kill all of you,” let them kill al of them, and not hand over a single Jewish life. But if they single him out, and they say, “Give us so-and-so, or we’ll kill all of you,” if he is liable to the death penalty like Sheva Ben Bichri, give him to them, but we don’t rule to them like this initially. If he is not liable to death, let them kill all of them, and do not hand over a single Jewish life.
Kesef Mishnah ad. loc.:
כתב הרמ''ך אף על פי שנמצא בתוספתא כדבריו לא ידענא טעמא מאי דהא מסיק בגמרא (פסחים כ''ה) דמש''ה אמרינן בשפיכות דמים יהרג ואל יעבור דסברא הוא מאי חזית דדמא דידך סומק טפי והכא ליכא האי סברא דהא יהרגו כלם והוא עצמו ומוטב שיהרג הוא עצמו ואל יהרגו כולם. ואני אומר שאין טענתו טענה על התוספתא דאיכא למימר דהתם שאני שיחדו לו וא''ל קטול לפלניא ומש''ה אי לאו טעמא דמאי חזית דדמא דידך סומק טפי לא הוה אמרינן דיהרג ואל יעבור והיינו דקתני סיפא יחדוהו להם אבל ברישא שלא יחדוהו שלא אמרו אלא תנו אחד מכם ונהרוג אותו בכל אחד מהם שירצו למסור אותו איכא למימר להו מאי חזיתו שתמסרו את זה תמסרו אחד מכם ותצילו את זה דמאי חזיתו דדמא דהאיך סומק טפי דלמא דמא דהאי סומק טפי וע''פ טענה זו א''א להם למסור שום אחד מהם אבל אי קשיא על ר''ל קשיא דאמר שאע''פ שיחדוהו להם אם אינו חייב מיתה לא ימסרוהו דהא ליכא הכא סברא דמאי חזית דדמא דידך סומק טפי שהרי הוא והם נהרגים אם לא ימסרוהו. ואפשר לומר דס''ל לר''ל שמ''ש דבש''ד סברא הוא אינו עיקר הטעם דקבלה היתה בידם דש''ד יהרג ואל יעבור אלא שנתנו טעם מסברא להיכא דשייך אבל אין ה''נ דאפילו היכא דלא שייך האי טעמא הוי דינא הכי דיהרג ואל יעבור:
In short, he quotes the Ramach, who asks why we don’t apply the general rule that murder is forbidden, based on “what do you see that his blood is redder - maybe your blood is redder.” Seemingly we don’t apply that here, as even if he is included in the group, we still kill all of them according to the Rambam and according to Reish Lakish in Yerushalmi Terumos 8:12, who the Rambam is paskening like.
The Kesef Mishnah takes issue with this argument, saying that without “what do you see,” we wouldn’t require that he be liable to the death penalty when he’s singled out to permit his being handed over. In the first case, where they don’t single anyone out, the logic is that nobody can be handed over, because who can determine who’s blood is “reddest”? The question on Reish Lakish, he says, is the case where he’s singled out but not liable to the death penalty: why don’t we say the fact that he’s singled out makes his blood “redder,” since he’s going to die anyway? Perhaps, he says, the reason that one must give up his life by murder is not the logic, but a tradition; the logic was later posed to justify the tradition, but the law still holds even when the logic does not.
The Kesef Mishnah’s conclusion invalidates the premise of your question: as murder being one of the “big three” is derived from oral tradition, not from the logic posed in the Gemara, we still can’t murder even when the logic doesn’t seem to apply.