PermissionError ao instalar o TensorFlow usando o Virtualenv

Eu estava instalando o tensorflow usando o virtualenv. Os seguintes comandos funcionaram bem.

$ virtualenv ~/.tensorflow/bin/activate
$ pip install --upgrade tensorflow

Mas se eu tentar:

$ virtualenv ~/.tensorflow/bin/activate
$ pip3 install tensorflow

Eu tenho PermissionError:

Eu tentei o último comando com o sudo.

$ sudo pip3 install tensorflow

Então parece que eu posso importar o tensorflow fora do virtualenv. (Está correto?)

Como posso instalar o tensorflow para python 3 somente dentro do virtualenv?

A propósito, estou usando o pip 9.0.1 para o python 2.7.12 e 3.5.2.

A versão do virtualenv é 15.0.1.

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