1. Корректно слитное написание в первых двух случаях.
2. Возможны оба варианта.
3. Здесь тоже возможны варианты. «Грамматический словарь русского языка» А. А. Зализняка фиксирует Сочи как несклоняемое существительное мужского и среднего рода. А согласно словарю-справочнику «Географические названия» Е. А. Левашова Сочи — неизменяемое существительное множественного числа, но рассматривается также как вариант мужской род, единственное число.
Словари отмечают такие названия жительниц, представительниц народов: казашка и казахстанка, узбечка. См. также: И. Л. Городецкая, Е. А. Левашов. Русские названия жителей. Словарь-справочник. М., 2003.
Как указано в словаре-справочнике И. Л. Городецкой и Е. А. Левашова "Русские названия жителей", корректно называть жителей села Яльчики так: яльчиковцы, яльчиковец. Например: ...яльчиковцы, вооружившись, выступили против отряда нукеров (Дмитриев В. Д. Чувашские исторические предания: Очерки истории чувашского народа с древних времен до середины XIX века). Для жительниц женского пола однословного названия нет, так что приходится говорить "жительница села Яльчики".
Именно такой вариант – ярославка – зафиксирован в словаре И. Л. Городецкой и Е. А. Левашова «Русские названия жителей» (М., 2003), а также в «Толковом словаре названий женщин» Н. П. Колесникова (М., 2002). Слово ярославна как нарицательное существительное в значении 'жительница Ярославля' в доступных нам изданиях не зафиксировано. «Википедия», впрочем, тоже отмечает, что в разговорной речи для жительниц Ярославля применяется этнохороним ярославна. Однако литературной норме такое употребление не соответствует.
Жителей российского города Донецка (Ростовская обл.) тоже правильно называть дончане (как и жителей украинского Донецка). См.: И. Л. Городецкая, Е. А. Левашов. Русские названия жителей. Словарь-справочник. М., 2003.
Есть очень хороший словарь: Городецкая И. Л., Левашов Е. А. Русские названия жителей: Словарь-справочник. М., 2003. Это самый полный справочник по названиям жителей, но, насколько нам известно, его нет в электронном виде.
Универсального правила нет. В образовании названий жителей городов участвуют суффиксы -як, -итянин, -ич, -ичанин, -чанин, -янин, -ец и др., при этом в каждом случае название индивидуально (зачастую обусловлено многолетней или даже многовековой традицией); критерий нормативности варианта – фиксация в нормативных словарях русского языка. Самый полный справочник по названиям жителей – словарь И. Л. Городецкой, Е. А. Левашова «Русские названия жителей» (М., 2003). В этом словаре во вступительной статье приведены некоторые закономерности образования названий жителей (несмотря на обилие суффиксов и уникальность каждого названия, они всё-таки есть).
Возможны оба варианта (см., напр.: Левашов Е. А. Географические названия: Словарь-справочник. СПб., 2000). Слово Сочи может употребляться и как существительное мужского рода (влияние родового слова город): олимпийский Сочи, в олимпийском Сочи, и как существительное, имеющее формы только множественного числа: олимпийские Сочи, в олимпийских Сочи.
Астанский – устаревшая рекомендация. Название Астана относительно новое, и прилагательные от него образовывались разными способами. Эти колебания нашли отражение в словарях. Согласно словарю Е. А. Левашова «Географические названия» (СПб., 2000) от слова Астана образуются прилагательные астанинский и астанийский. Современный академический орфографический словарь фиксирует только вариант астанинский, который, по-видимому, получил более широкое распространение. Прилагательное астанайский закрепилось в церковной сфере. Официальные названия – Астанайская епархия и митрополит Астанайский.
Правило, на которое Вы ссылаетесь, – орфографическое. Оно регулирует только выбор гласной буквы в прилагательных на -нский, образованных от имен собственных.
О жителях города Бендеры правильно: бендерцы и бендерчане. Именно такой вариант фиксирует словарь И. Л. Городецкой, Е. А. Левашова «Русские названия жителей» (М., 2003) – наиболее полный справочник по названиям жителей.
А вот слова бендеровцы в русском языке вообще не существует – ни как названия жителей города Бендеры, ни как названия последователей Степана Бандеры (правильно: бандеровцы). Есть прилагательное бендеровский (с ударением на первом слоге), означающее 'относящийся к Остапу Бендеру (литературному персонажу)'. Поэтому можно образовать слово бендеровцы, означающее 'последователи Остапа Бендера', но ударение в этом слове будет на первом слоге.
