Hacer muy bien el tema GRE y obtener buenas cartas de recomendación. Estos son probablemente los dos elementos de aplicación más importantes para la física (excluyendo investigaciones y publicaciones) y creo que también son para las matemáticas. Lo que más importa es que usted sea competente en las áreas básicas de matemáticas (la mayoría de las escuelas de posgrado enumerarán los requisitos básicos) que puede mostrar al tomar los cursos y hacerlo bien o al anotar en los 900 en el GRE. Después de eso, todo lo demás será un relleno para ayudarlo a ser competitivo.
Para poner las cosas en perspectiva, estudié química en la universidad y fui aceptado en una buena cantidad de programas de doctorado en física (en computación cuántica e información). No tenía el equivalente de un título de física, pero pude al menos cubrir todas las áreas centrales de la física (mecánica clásica, electromagnetismo, termodinámica y mecánica cuántica). También obtuve un puntaje muy alto en la física GRE y creo que tenía muy buenas cartas de recomendación, aunque no tenía experiencia en investigación en física y un GPA decente pero no excelente. De todos modos, la moraleja de la historia es que el nombre en tu título no afectará mucho tu solicitud. En el mejor de los casos en el que tenías el equivalente a un título en matemáticas pero, por ejemplo, olvidaste declarar una doble especialización, estarías prácticamente en la misma posición que alguien con el mismo curso que recordó declarar su doble especialidad.