Der Begriff Mathematische Optimierung oder Mathematische Programmierung wird seit ca. 1940 zur Beschreibung der Maximierung oder Minimierung einer Zielfunktion von Entscheidungsvariablen verwandt, wobei die Variablen bestimmten Nebenbedingungen unterliegen.
Ein mathematisches Optimierungsproblem (mathematisches Programm) beinhaltet Entscheidungsvariablen, Parameter sowie Restriktionen und Zielfunktion, die formal als mathematische Funktionen dargestellt werden. Wenn Zielfunktion und alle Restriktionen lineare Funktionen der Entscheidungsvariablen sind, handelt es sich um ein lineares Optimierungsmodell. Bei einem nichtlinearen Optimierungsmodell ist zumindest eine dieser Funktionen nichtlinear. Weitere Modelltypen sind ganzzahlige, gemischt-ganzzahlige, stochastische, und netzwerkorientierte Optimierungsmodelle.
