Задача коммивояжёра — одна из самых известных задач комбинаторной оптимизации, заключающаяся в поиске самого выгодного маршрута, проходящего через указанные города хотя бы по одному разу с последующим возвратом в исходный город. В условиях задачи указываются критерий выгодности маршрута и соответствующие матрицы расстояний, стоимости и тому подобного. Как правило, указывается, что маршрут должен проходить через каждый город только один раз — в таком случае выбор осуществляется среди гамильтоновых циклов. Существует несколько частных случаев общей постановки задачи, в частности, геометрическая задача коммивояжёра, метрическая задача коммивояжёра, симметричная и асимметричная задачи коммивояжёра. Также существует обобщение задачи, так называемая обобщённая задача коммивояжёра.
Линейное программирование — математическая дисциплина, посвящённая теории и методам решения экстремальных задач на множествах 
-мерного векторного пространства, задаваемых системами линейных уравнений и неравенств.
Оптимизация — задача нахождения экстремума целевой функции в некоторой области конечномерного векторного пространства, ограниченной набором линейных и/или нелинейных равенств или неравенств.
Симплекс-метод — алгоритм решения оптимизационной задачи линейного программирования путём перебора вершин выпуклого многогранника в многомерном пространстве.
Целевая функция — вещественная или целочисленная функция нескольких переменных, подлежащая оптимизации в целях решения некоторой оптимизационной задачи. Термин используется в математическом программировании, исследовании операций, линейном программировании, теории статистических решений и других областях математики в первую очередь прикладного характера, хотя целью оптимизации может быть и решение собственно математической задачи. Помимо целевой функции в задаче оптимизации для переменных могут быть заданы ограничения в виде системы равенств или неравенств. В общем случае аргументы целевой функции могут задаваться на произвольных множествах.
Задача целочисленного программирования — это задача математической оптимизации или выполнимости, в которой некоторые или все переменные должны быть целыми числами. Часто термин адресуется к целочисленному линейному программированию (ЦЛП), в котором целевая функция и ограничения линейны.
Алгоритм Го́мори — алгоритм, который используется для решения полностью целочисленных задач линейного программирования. Алгоритм разработан в 1950-х годах американским математиком Ральфом Гомори.
Нелинейное программирование — случай математического программирования, который не сводится к постановке задачи линейного программирования.
Методы штрафов — методы, широко используемые для решения технических и экономических задач оптимизации.
Метод потенциалов является модификацией симплекс-метода решения задачи линейного программирования применительно к транспортной задаче. Он позволяет, отправляясь от некоторого допустимого решения, получить оптимальное решение за конечное число итераций.
Задача раскроя — это NP-полная задача оптимизации, по существу, сводимая к задаче о ранце. Задача является задачей целочисленного линейного программирования. Задача возникает во многих областях промышленности. Представим себе, что вы работаете на целлюлозно-бумажном предприятии, и у вас имеется некоторое количество рулонов бумаги фиксированной ширины, но различным заказчикам нужны различные количества рулонов различной ширины. Как разрезать бумагу, чтобы минимизировать отходы?
Генерация столбцов или отложенная генерация столбцов — это эффективный подход к решению больших задач линейного программирования.
В теории оптимизации допустимая область, допустимое множество, пространство поиска или пространство решений — это множество всех возможных точек задачи оптимизации, которые удовлетворяют ограничениям задачи. Эти ограничения могут включать неравенства, равенства и требование целочисленности решения . Область допустимых решений является начальной областью поиска кандидатов в решение задачи, и эта область во время поиска может сужаться.
В информатике и исследовании операций многие задачи комбинаторной оптимизации вычислительно неподатливы для решения задачи точно . Многие такие задачи допускают быстрые аппроксимационные алгоритмы — то есть алгоритмы, гарантированное возвращающие приближённое к оптимальному решение для любого входа.
Полуопределённое программирование — подраздел выпуклого программирования, которое занимается оптимизацией линейной целевой функции на пересечении конусов положительно полуопределённых матриц с аффинным пространством.
Двойственность, или принцип двойственности, — принцип, по которому задачи оптимизации можно рассматривать с двух точек зрения, как прямую задачу или двойственную задачу. Решение двойственной задачи даёт нижнюю границу прямой задачи. Однако, в общем случае, значения целевых функций оптимальных решений прямой и двойственной задач не обязательно совпадают. Разница этих значений, если она наблюдается, называется разрывом двойственности. Для задач выпуклого программирования разрыв двойственности равен нулю при выполнении условий регулярности ограничений.
Выпуклое программирование — это подобласть математической оптимизации, которая изучает задачу минимизации выпуклых функций на выпуклых множествах. В то время как многие классы задач выпуклого программирования допускают алгоритмы полиномиального времени, математическая оптимизация в общем случае NP-трудна.
Оптимизация с ограничениями — это процесс оптимизации целевой функции с учётом некоторых ограничений с некоторыми переменными. Целевая функция является функцией потерь, энергетической функцией, которая минимизируется, функцией вознаграждения, или функцией полезности, которая максимизируется.
