Здійснено теоретичне обґрунтування та розроблення системи математичних моделей для індивідуалізації освітнього процесу на основі комплексної інтеграції методів теорії прийняття рішень. Розроблена система математичних моделей базується на метамоделі, що поєднує чотири математичні парадигми через матрицю взаємодії, елементи якої визначаються функцією когнітивної сумісності, часової узгодженості та ефективності взаємодії. Впровадження методу оптимізації часткових траєкторій, що спирається на рекурсивне оновлення параметрів моделі через аналіз проміжних результатів, дало змогу досягти точнішого налаштування параметрів та забезпечити плавну адаптацію до індивідуального темпу засвоєння матеріалу. Розроблена модифікація рівняння Беллмана з функцією складності навчального матеріалу допомогла формалізувати процес оптимізації довгострокових навчальних стратегій через врахування індивідуальних когнітивних особливостей.