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O artigo trata da modelagem matemática da primeira fase do cálculo da pena no sistema jurídico-penal brasileiro como instrumento de análise crítica de decisões judiciais penais condenatórias. Um fundamento empírico, cuja realidade subjacente é a atribuição de pena para um crime de roubo, traz à tona a questão dos limites da discricionariedade do juiz ao operar as quantidades de pena. A modelagem matemática é apresentada como atividade que deseja entender especificidades e subsidiar uma tomada de decisão em questões referentes a uma situação da realidade. Um modelo matemático, como estrutura sistêmica coerentemente construída, é apresentado a partir dos princípios jurídicos pertinentes e usado para a análise das decisões no crime de roubo em questão. Considerando a lógica matemática, evidencia-se a divergência entre as conclusões expressas nas decisões e os princípios jurídicos em que se apoia o modelo matemático, suscitando a questão da legalidade da lógica matemática no âmbito do Direito.