¿Seguridad de las aplicaciones de pago en Google Play?

Tienes razón en que La piratería de aplicaciones en Android es un problema Y es una de las razones por las que muchos desarrolladores de aplicaciones han optado por un modelo de compra dentro de la aplicación, en lugar de vender sus aplicaciones en el mercado de juegos. También tienes razón en tu método: arrancar un archivo APK de un teléfono rooteado es trivial. Google ha reconocido esto y ha respondido añadiendo App Encryption, que estará disponible para cualquier dispositivo que ejecute Jelly Bean o más:

Cifrado de aplicaciones

A partir de Android 4.1, Google Play ayudará a proteger los activos de las aplicaciones cifrando todas las aplicaciones de pago con una clave específica para el dispositivo antes de que se entreguen y almacenen en él.

http://developer.Android.com/about/versions/jelly-bean.html

Esto significa que cada aplicación sólo será accesible por ese dispositivo, por lo que la solución que mencionas no funcionará. No estoy seguro de cómo afectará esto a los dispositivos con cualquier sistema operativo anterior a Gingerbread.