Statistik matematis ngagunakeuntiori probabiliti sarta cabang séjén matematik pikeun ngulik statistik tina jihat matematis murni.

Jadi, pikeun conto, hiji conto acak dituliskeun salaku runtuyan variabel acak,

nu masing-masing nuturkeun hiji sebaran probabiliti nu tangtu (biasana dianggap independent and identically distributed|kasebar bebas sarta identik). Sample mean digambarkeun salaku fungsi tina variabel,

sarta mangrupa variabel acak tina hiji sebaran.

Ku ngagunakeunieu cara, statistik matematik mangrupa salah sahiji usaha keur ngabuktikeun téori-téori nu loba dipaké dina statistik terapan.