Psikologi matematika adalah bentuk pemodelan matematika yang diterapkan pada konsep dan penelitian psikologis. Ini digunakan untuk mempelajari dan menarik kesimpulan tentang proses motorik, kinerja tugas, dan perilaku yang dapat diukur. Penerapan psikologi matematika digunakan dalam berbagai pendekatan ilmu pikiran, termasuk bidang psikologi klinis, psikologi kognitif, dan psikologi sosial. Psikologi matematika menarik pendekatan uniknya dari studi klasik matematika dan psikologi serta fisika dan biologi.
Akar psikologi matematika modern dapat ditelusuri ke dua peneliti abad ke-19, dokter Ernst Heinrich Weber dan psikolog Gustav Theodor Fechner. Kedua individu ini adalah yang pertama mempelajari psikologi dari perspektif matematika, mempertimbangkan masalah berat, suara, dan penglihatan pada berbagai proses psikologis. Kedua orang tersebut merancang Hukum Weber-Fechner, yang bertujuan untuk menjelaskan ikatan antara fisik dari rangsangan tertentu dan bagaimana rangsangan itu dirasakan oleh individu.
Selain model psikologi matematika Weber-Fechner, Hukum Kekuatan Stevens adalah pendekatan lain yang umum digunakan untuk sains. Ini didasarkan pada ide umum yang sama seperti format Weber dan Fechner, tetapi Stanley Smith Stevens memperluas teknik ini dengan memasukkan variasi lain. Sensasi tambahan yang dimasukkan Stevens dalam hukumnya mencakup pengalaman psikologis yang lebih luas, seperti kecerahan, kenyaringan, dan rasa. Stevens kemudian menambahkan pengukuran pada sensasi ini untuk menyimpulkan dengan lebih baik bagaimana pengaruhnya terhadap pengalaman individu.
Jenis psikologi matematika yang lebih mendasar adalah teori pendeteksian sinyal. Dalam teori ini, peneliti mempelajari bagaimana otak mengukur dan membedakan suara dari sinyal. Pendekatan ini terutama digunakan oleh psikolog yang berusaha memahami bagaimana otak membuat keputusan yang dilakukannya dalam situasi yang tidak pasti atau tentatif. Misalnya, semua otak manusia memiliki bentuk umum yang sama, dan ketika tumor terbentuk di otak, ia dapat mengubah bentuk umum itu. Seorang dokter memeriksa bentuk dan ruang lingkup tumor, dan, dengan mengandalkan pelatihan dan instingnya, dapat membuat keputusan tentang cara mengobati tumor.
Ada beberapa model psikologi matematika lainnya yang banyak digunakan. Ini termasuk pendekatan identifikasi stimulus, seperti studi dan pengukuran jaringan saraf, model pengambilan keputusan sederhana, dan pengukuran waktu respons kesalahan. Studi ini juga dapat diterapkan pada bagaimana otak belajar, menyimpulkan dengan presisi matematis berbagai cara otak mampu menyerap, menyimpan, dan menyebarkan informasi.