Если константа С ранее не упоминалась в тексте, то необходимо сделать акцент вначале на существовании константы С, а затем на ее характеристиках, а значит, запятая нужна: ...для функции f существует константа C, [причем] такая, что выполняется соотношение... Если константа С ранее в тексте упоминалась, только ее характеристики были другими, то запятая не нужна: ...для функции f существует константа C такая, что выполняется соотношение...
В этом предложении тире не нужно, так как между подлежащим патрулирование и именным сказуемым что-то вроде наказания находится дополнение для них (см. пункт 7 параграфа 15 справочника «Правила русской орфографии и пунктуации» под ред. В. В. Лопатина). Обратите внимание, что в неофициальном географическом названии с прописной буквы пишется только первое слово, само это название в кавычки не заключается: Видимо, патрулирование Ржавого пояса для них что-то вроде наказания.
В таком контексте слово соответственно синонимично словам следовательно, значит и является вводным.
Судя по практике письма и примерам из справочников, решающий фактор необособления сравнительного оборота состоит в том, что без него сказуемое не может выразить нужный смысл, действительно как в случае 1. Смысловая значимость какого бы то ни было оборота подчеркивается порядком слов: оборот находится в ударной позиции, то есть после сказуемого и в конце предложения (или в конце части сложного предложения); в случае 4 такого не наблюдается.
