אוֹפּטִימִיזַצְיָה, או מִטּוּב, היא ענף של בעיות מתמטיות העוסקות במציאת ערך אופטימלי עבור פונקציות, תחת אילוצים נתונים. בעיות אופטימיזציה יכולות לעסוק בפונקציות המקבלות ערכים ממשיים, או בפונקציות במספר משתנים ממשיים או מרוכבים, וכן גם בפונקציות המקבלות ערכים בדידים. התחום נמצא במרכז העיסוק של ענף חקר ביצועים במתמטיקה השימושית.