Matematika merupakan disiplin ilmu fundamental yang berperan penting dalam mengembangkan kemampuan berpikir kritis, sistematis, dan logis. Namun, di lapangan masih banyak siswa SMK yang mengalami kesulitan dalam memahami konsep matematika, terutama pada soal cerita yang membutuhkan kemampuan penalaran tinggi. Hasil tes diagnostik di SMK Negeri 1 Tolitoli menunjukkan
bahwa sebagian besar siswa memiliki kemampuan awal dan penalaran matematis yang rendah. Hal ini diperkuat melalui wawancara dengan guru dan siswa yang mengungkapkan rendahnya minat belajar serta kesulitan berpikir logis dalam
menyelesaikan masalah matematika. Salah satu penyebab utama adalah penggunaan pendekatan pembelajaran konvensional yang belum mampu mengakomodasi perbedaan karakteristik dan kemampuan siswa di kelas. Penelitian ini bertujuan untuk menguji: (1) apakah peningkatan kemampuan penalaran matematis siswa yang memperoleh pembelajaran berdiferensiasi dengan model
discovery learning lebih tinggi dibandingkan siswa yang memperoleh pembelajaran konvensional; (2) apakah terdapat interaksi antara pendekatan pembelajaran dan
kemampuan awal matematis terhadap peningkatan penalaran matematis; (3) apakah terdapat perbedaan peningkatan kemampuan penalaran matematis berdasarkan pendekatan pembelajaran pada masing-masing kategori kemampuan awal; dan (4) apakah terdapat perbedaan peningkatan kemampuan penalaran matematis antar siswa dengan kemampuan awal berbeda dalam pembelajaran berdiferensiasi dengan model discovery learning. Penclitian ini menggunakan pendekatan
kuantitatif dengan desain quasi experiment. Sampel terdiri dari 102 siswa kelas XI SMK Negeri 1 Tolitoli yang dipilih dengan teknik purposive sampling, mencakup dua kelas eksperimen dan dua kelas kontrol. Instrumen yang digunakan mencakup tes kemampuan penalaran matematis, tes kemampuan awal, lembar observasi, dan
pedoman wawancara. Hasil penel menunjukkan bahwa: (1) kemampuan penalaran matematis siswa yang memperoleh pembelajaran berdiferensiasi dengan model discovery learning lebih tinggi dibandingkan siswa dengan pembelajaran konvensional; (2) terdapat interaksi antara pendekatan pembelajaran dan kemampuan awal terhadap peningkatan penalaran matematis; (3) terdapat
perbedaan peningkatan kemampuan penalaran matematis pada masing-masing kategori kemampuan awal;
dan (4) terdapat perbedaan signifikan antar siswa dengan kemampuan awal berbeda dalam pembelajaran berdiferensiasi dengan model discovery learning.