Модели были и есть самые разные. И линейные и нелинейные. (Это не считая фотомоделей, радиоуправляемых, и т.д.).
Но если говорить о линейных/нелинейных, то линейные задачи решаются гораздо проще. И если есть возможность с достаточной точностью свести модель к линейной - это хорошая стратегия.
Вот простой пример: пересечение двух кубических сплайнов.
Аналитически Вы сразу получите уравнение девятой степени. Аналитического решения в общем виде у Вас не будет, только приближение каким-либо методом.
Если же Вы сразу возьмете вместо сплайна аппроксимацию ломаной, то Вы можете получить решение с аналогичной точностью не выходя за рамки линейной алгебры. А она очень хорошо ложится на векторные способности современных прощессоров.