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In Matematica, la Teoria dei modelli è lo studio di classi di strutture matematiche (p. es. gruppi, campi, grafici, universi della Teoria degli insiemi) dal punto di vista della Logica matematica. Gli oggetti di studio sono modelli di teorie in un Linguaggio formale. Una serie di frasi in un Linguaggio formale è una delle componenti che formano una teoria. Un modello di una teoria è una struttura (per esempio un'interpretazione) che soddisfa le frasi di quella teoria.
La Teoria dei modelli riconosce e si occupa intimamente di una dualità: esamina elementi semantici (significato e verità) mediante elementi sintattici (formule e dimostrazioni) di un linguaggio corrispondente: in una definizione sintetica, risalente al 1973.
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