надо действовать так - представим, что мы эти карандаши незаметно для того, кто наблюдает за экспериментом, пометили числами.
результат разве изменится? нет! значит, изначально нужно ориентироваться на их уникальность, несмотря на то, что цвет одинаков - так проще не запутаться.
Переведу для автора темы эти слова на формальный язык. Дано множество попарно различимых объектов

. Сформируем пространство элементарных исходов

, где каждый исход эксперимента представляет собой упорядоченную тройку различных элементов из

:

для каждого

, где

. В качестве алгебры возьмем множество всех подмножеств

. В качестве вероятностной меры выберем такую, чтобы для любого

эта мера определяется однозначно. Пусть наконец событие

состоит из таких троек, в которых необходимо присутствует ровно один элемент из

, и ровно два элемента из

. Мощность такого множества

. Тройка впереди появляется, потому что

состоит из упорядоченных троек, а для события

этот порядок не важен. Остается воспользоваться классическим определением вероятности

так как по условию все события

равновероятны и не пересекаются.