Um modelo matemático é uma descrição de um sistema que utiliza conceitos matemáticos e linguagem. O processo de construção de um modelo matemático é chamado de modelagem matemática. Modelos matemáticos são usados nas ciências naturais (como física, biologia, ciências da terra, meteorologia) e disciplinas de engenharia (por exemplo, ciência da computação, inteligência artificial). Eles também são usados nas ciências sociais (como economia, psicologia, sociologia e ciência política). Físicos, engenheiros, estatísticos, analistas de pesquisa operacional e economistas usam muito modelos matemáticos[1][2].
Os modelos matemáticos podem assumir muitas formas. Os tipos de modelos incluem:
- sistemas dinâmicos - para sistemas que mudam,
- modelos estatísticos - para encontrar padrões em grandes grupos de medidas ou dados,
- equações diferenciais - para estudar como as variáveis mudam ao longo do tempo, ou
- modelos teóricos do jogo - para estudar quantos tomadores de decisão independentes podem interagir.
Estes e outros tipos de modelos podem se sobrepor, com um determinado modelo envolvendo uma variedade de estruturas abstratas. Os modelos matemáticos podem incluir modelos lógicos. Em muitos casos, a qualidade de um campo científico depende de quão bem os modelos matemáticos construídos em teoria concordam com os resultados de experimentos repetíveis. Quando os modelos matemáticos teóricos não correspondem às medidas experimentais, os cientistas tentam corrigir o modelo. Tais correções conduzem a melhores teorias para explicar os fatos.