La lógica y la matemática son esenciales para todas las ciencias porque siempre son exactas. La función más importante de ambas es la creación de sistemas formales de inferencia y la concreción en la expresión de modelos científicos. La observación y colección de medidas, así como la creación de hipótesis y la predicción requieren a menudo modelos lógico-matemáticos y el uso extensivo del cálculo, siendo de especial relevancia en la actualidad la creación de modelos numéricos, por las enormes posibilidades de cálculo que ofrecen los ordenadores (véase computación).
Las ramas de la matemática más comúnmente empleadas en la ciencia incluyen el análisis matemático, el cálculo matemático y las estadísticas, aunque virtualmente toda rama de la matemática tiene aplicaciones en la ciencia, aun áreas "puras" como la teoría de números y la topología. El uso de matemática es particularmente frecuente en física, y en menor medida en química, biología y algunas ciencias sociales (por ejemplo, los constantes cálculos estadísticos necesarios en las investigaciones de la psicología).
Algunos pensadores ven a la matemática como una ciencia, considerando que la experimentación física no es esencial a la ciencia o que la demostración matemática equivale a la experimentación. Otros opinan lo contrario, ya que en matemática no se requiere evaluación experimental de las teorías e hipótesis. En cualquier caso, la utilidad de la matemática para describir el universo es un tema central de la filosofía de la matemática.
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